免疫学-细胞因子及其受体PPT课件

.,1,细胞因子，Cytokine,p136-151,.,2,免疫系统的组成：免疫器官：免疫细胞：免疫分子：抗体、细胞因子、膜分子、补体。免疫细胞之间的相互作用方式：非直接接触：细胞因子与受体介导；直接接触：膜表面分子介导。,前言,.,3,一、概念：Cytokine：细胞因子，由机体多种细胞分泌的、具有调节固有免疫和适应性免疫、调控细胞生长分化及组织损伤修复的小分子蛋白质。,JeffreyA.Winkles.NatureRev.DrugDiscov.2008,7,411-425.,Cytokinesarealargeanddiversegroupofplasmamembrane-associatedorsecretedproteinsthatbindcell-surfacereceptorsandtherebyregulatemanyimportantbiologicalprocessesincludinghaematopoesis,inflammation,immuneresponsesetal.,.,4,细胞因子的研究历史,1957年，发现干扰素（IFN）；1969年，提出淋巴因子（lymphokine）的概念；1974年，定名细胞因子（cytokine），目前已发现200余种；近十余年,细胞因子发展迅猛,现已发现几十种细胞因子，并形成研究细胞因子的专门学说细胞因子学（cytokinology）；成立专门的细胞因子学会，如国际细胞因子学会（internationalcytokinesociety）；创办研究细胞因子的专门杂志，如Cytokine等；许多国家开办了细胞因子的研制公司。,.,5,二、细胞因子的分类,种类多，分类方法不统一。（一）根据来源分类：1、淋巴因子(lymphokines)2、单核因子(monokines),.,6,（二）根据功能分类：,1、白细胞介素(Interleukin,IL)。2、干扰素(Interferon,IFN)。3、肿瘤坏死因子(Tumor-NecrosisFactor,TNF)。4、集落刺激因子(Colony-StimulatingFactor,CSF)。5、趋化因子(Chemokine,CK)。6、生长因子(GrowthFactor,GF)。,.,7,1、白细胞介素(Interleukin,IL),国际统一命名的、主要由白细胞产生并介导白细胞间相互作用的细胞因子。IL1-IL38。,.,8,2、干扰素(Interferon,IFN),具有干扰病毒感染和复制功能的细胞因子。I型干扰素：IFN-,IFN-,IFN-，IFN-,IFN-；产生细胞：pDC、病毒感染细胞等；主要作用：抗病毒。IFN-是最早发现的细胞因子。,.,9,II型干扰素：IFN-,产生细胞：活化Th1、NK细胞等。功能：免疫调节，如：激活巨噬细胞；上调MHCI类、II类分子的表达；促进Th1细胞分化；抑制Th2细胞、肥大细胞和嗜碱性粒细胞。,.,10,III型干扰素：IFN-,IFN-1(IL-29),IFN-2(IL-28A),andIFN-3(IL-28B)；TypeIIIIFNsarestructurallyandgeneticallydistinctfromtypeIIFNsandactthroughadistinctreceptorsystem.However,theyareidenticalintermsofmechanismofinduction,signaltransductionandbiologicalactivities.,LopunK,etal.ActaVirol.2013;57(2):171-9.,.,11,TypeIinterferonreceptorandtypeIIIinterferonreceptor,LopunK,etal.ActaVirol.2013;57(2):171-9.,.,12,简介,1975年，人们发现免疫系统受到刺激后会释放一种可溶性细胞因子，该因子对多种肿瘤细胞系具有细胞毒作用，而且在多种动物模型中可引起肿瘤坏死，将其命名为肿瘤坏死因子（TumorNecrosisFactor，TNF）。现证明,TNF既可以可直接诱导肿瘤细胞凋亡(Apoptosis)，也可以引起肿瘤细胞坏死。1984,TNF的cDNA得以克隆，后来相继克隆了该家族的多个成员，构成了TNF超家族细胞因子。,3、肿瘤坏死因子,.,13,TNF超家族特征,绝大多数成员为II型膜蛋白；活性形式多为同源三聚体；在特异性金属蛋白酶作用下，形成可溶形式。TNF超家族包括TNF,TRAIL,FASL等；此外，尚有一批与TNF序列同源，但缺乏诱导凋亡活性的TNF家族成员。,.,14,4、集落刺激因子(Colony-StimulatingFactor,CSF)能够刺激造血干细胞和不同分化发育阶段的祖细胞增殖分化并在半固体培养基中形成相应细胞集落的细胞因子。,.,15,5、趋化因子(Chemokine,CK)趋化因子（chemokines,chemoattractantcytokines，CK）是能使细胞发生趋化运动的小分子细胞因子。趋化运动是指细胞向高浓度刺激物方向的定向运动。,.,16,绝大多数CK有4个保守的半胱氨酸（Cys），根据前两个Cys的相对位置不同，可以分为CXC（）、CC（）、C（）和CX3C（）趋化因子。(C为半胱氨酸；X为任意氨基酸）,趋化因子结构和分类,.,17,目前发现的CK近50种，成为最大的细胞因子亚家族。1999年，国际命名委员会根据CK的结构特征命名。分别用CXCLn、CCLn、XCLn和CX3CLn代表CXC、CC、C和CX3C家族CK，L为Ligand，迄今发现的CK有CXCL1-16，CCL1-28，XCL1-2和CX3CL1。CK受体的命名规则与此相似，用R即Receptor代替L。目前发现的CK受体有CCR1-10，CXCR1-6，XCR1和CX3CR1。,趋化因子命名,.,18,主要功能：炎症反应；免疫细胞的分化、发育、归巢。,.,19,协助介导白细胞从血管向炎症部位的迁移,.,20,趋化因子参与免疫细胞在周围免疫器官的定位,.,21,chemokine-likefunction(CLF)-chemokines,CLFchemokinesarereleasedduringinfection,inflammation,orcellstressbynon-classicalexportorduetocelldeath;TheydonotusuallysharethetypicalchemokinefoldandtheN-terminalresidueswiththeclassicalchemokines;Theyexhibitchemokine-likeactivitiesinparticularpromotingchemotaxis;TheytypicallyinteractwithaGPCR,preferentiallyfunctioningasnon-cognateligandofaclassicalchemokinereceptor.,TillmannS,etal.FrontImmunol.2013May16;4:115.,.,22,Chemokine-likefunction(CLF)chemokines,TillmannS,etal.FrontImmunol.2013May16;4:115.,.,23,6、生长因子(Growthfactor,GF),具有刺激细胞生长作用的细胞因子。如：EGF,VEGF,HGF等。,.,24,三、细胞因子的生物学活性,（一）免疫调节；固有免疫；适应性免疫；（二）刺激造血；（三）启动凋亡；（四）促进创伤修复。,.,25,（一）免疫调节,1、固有免疫：（1）DC：定向迁移（CCL3，4，5，7；CCL19，21）；促成熟（IL-1、TNF-）；促抗原提呈(IFN-)。（2）Mo/M：定向迁移（CCL1-8,12-15）、活化（IFN-，GM-CSF,M-CSF）、促抗原提呈(IFN-)。（3）Neu：定向迁移、活化（CXCL8）。（4）NK：促分化（IL-15）；促杀伤（IL-2,12,15,18）。（5）NKT：促活化（IL-2,12）。（6）T：激活（IL-1，7，12，15）。,.,26,Functionofcytokinesininnateimmunity,Activatingneutrophils(TNF-);ActivatingNKcells(IL-2);Activatingmacrophage(IFN-).,.,27,（1）B：促增殖、活化、分化：IL-4，5，6，13，BAFF；调控Ig类别转换：IL-4，5等。（2）T：促进T细胞增殖、活化：IL-2,7,18；促分化：IL-12,IFN-:Th0Th1；IL-4:Th0Th2；TGF-，IL-6：Th0Th17；TGF-：Th0Treg。促CTL杀伤：IL-2，6，IFN-。,2、适应性免疫,.,28,CytokinesdeterminethedifferentiationandregulatetheactivationofThcells,GolubovskayaV,etal.Cancers(Basel).2016Mar15;8(3).,.,29,四、细胞因子的来源,正常细胞：未活化时，产生很少；活化后，产量可提高成百上千倍；Th细胞产生最多；肿瘤细胞：Jurkat细胞,骨髓瘤细胞；基因工程技术。,.,30,产生细胞因子的免疫细胞,固有免疫细胞：IL-1，IL-6，TNF-,IL-12，IL-23，IL-15，IL-18；适应性免疫细胞：CD4+T细胞。,.,31,CytokinesproducedbyTcells,.,32,（一）细胞因子受体的分类：,五、细胞因子受体,I型细胞因子受体（造血因子受体）：最大的细胞因子受体家族。,.,33,COOH,PM,IL-8R（CXC-R）,趋化因子受体超家族属于7次跨膜的G蛋白偶联受体超家族，在病毒感染、造血和肿瘤转移中发挥重要作用。,.,34,CXCR4和CCR5是HIV感染的共受体(Coreceptors),.,35,CCR5、CXCR4和HIV感染,Itiscurrentlybelievedthat90%HIVstrainsuseCCR5(macrophagetropic)forinitialinfections,andtheinfectedvirusesundergomutationsthatallowthemtouseCXCR4(Tcelltropic)astheinfectionprogressestoAIDS.EntryofHIVintohostcellsrequirestheformationofanentrycomplexincludingtheviralenvelopglycoproteingp120,CD4andeitherCCR5orCXCR4receptors。,TianJinetal,Cytokine44(2008)18.,.,36,CCR5缺失突变对嗜MHIV病毒感染有抵抗性,.,37,Maraviroc,thefirstUSFoodandDrugAdministrationapproveddrugfromanewclassofantiretroviralagents,Targetsahostprotein,CCR5,ratherthanaviraltarget;BindingofmaraviroctoCCR5resultsinblockingHIV-1attachmenttothecoreceptorandpreventsthevirusfromenteringCD4+cells.,TherapeuticsandClinicalRiskManagement2008:4(2)473485,.,38,细胞因子介导的信号转导,.,39,（二）多亚单位受体和细胞因子受体共用亚单位,I型细胞因子受体家族多属于多亚单位受体，两个或更多细胞因子受体亚单位组成二聚或多聚体形式，包括一条特异性配体结合链和信号转导链。,.,40,IL-6和GM-CSF受体家族,b链,GM-CSFR,IL-5R,IL-3R,b链,b链,.,41,c成员的表达谱及其配体来源,YrinaRochman,etal.NatureReviewsImmunology,2009,6(19),1-11,.,42,细胞因子受体共用链的意义,节约；细胞因子功能替代；共用链缺失或功能缺陷，将引起严重后果，如c缺陷引起SCID。,.,43,（三）可溶性细胞因子受体,除膜受体外，尚存在可溶性细胞因子受体和细胞因子受体拮抗剂。,.,44,六、细胞因子的结构与功能特点,1、小分子蛋白，多为单链，少数为双链（IL-12，IL-23)，偶为三聚体（TNF-),多含糖基；2、量微而活性强；3、通过与高亲和力受体结合而发挥作用；4、多以自分泌或旁分泌形式发挥作用，少数以内分泌形式发挥作用；,.,45,细胞因子发挥作用的三种方式,.,46,肥大细胞,胸腺细胞,B,IL-4,多效性pleiotropy,活化、增殖、分化,增殖,增殖,5、具有多效性、丰裕性、协同性、拮抗性等特点。,.,47,IL-2、IL-4、IL-5,IL-4+IL-5,B细胞,IL-4,IFN-g,拮抗性antagonism,丰裕性redundancy,协同性synergy,均有刺激B细胞增殖的功能,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,B,.,48,6、细胞因子的作用具有网络性,.,49,七、细胞因子与临床,与疾病：细胞因子及受体缺陷，SCID；细胞因子表达过高：TNF-与RA、强直性脊柱炎等；TGF-与肿瘤逃逸。cytokinestorm：细胞因子风暴，机体感染微生物后，体液中TNF-、IL-1,6,8,12、IFN等多种细胞因子迅速大量产生的现象。是导致多器官衰竭和ARDS的重要原因。与治疗：补充和添加；拮抗和抑制。,.,50,细胞因子的临床应用,1、已批准上市的重组细胞因子药物：,IFN白血病、Kaposi肉瘤、肝炎、癌症、AIDSIFN慢性肉芽肿、生殖器疣、过敏性皮炎、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、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、再生障碍性贫血Epo慢性肾衰导致贫血、癌症或癌症化疗导致的贫血、失血后贫血IL-2癌症、免疫缺陷、疫苗佐剂IFN多发性硬化症IL-11放化疗所致血小板减少症SCF与G-CSF联合应用与外周血干细胞移植EGF外用药治疗烧伤、溃疡bFGF外用药治疗烧伤、外周神经炎,.,51,2、细胞因子抑制剂,（1）可溶性细胞因子受体；（2）抗细胞因子或细胞因子受体抗体；（3）受体拮抗剂。,.,52,可溶性TNF受体的研发和应用,名称：Etanercept；商品名：EnbrelTM；特性：TNF受体p75与IgG的Fc连接成双体，与单价TNF受体相比，稳定性好，亲合力高，能更有效与细胞膜表面受体竞争结合TNF；应用：第一个被美国FDA和欧洲批准用于治疗RA的可溶性TNF受体。,.,53,-S-S-,IgGFc,sTNFRII,Etanercept示意图,.,54,抗TNF抗体,名称：infliximab；商品名：Remicade；特性：嵌合型抗TNF抗体（鼠源抗TNFa单抗轻链和重链的可变区分别与人kappa链和IgG1的恒定区连接；应用：第一个被美国FDA和欧洲批准用于RA治疗的抗TNFa抗体，在美国也可以用于Crohn氏病的治疗。,.,55,Tumornecrosisfactorinhibitors,Inflximab(achimericmonoclonalantibody),adalimumab(afullyhumanmonoclonalantibody)andetanercept(asolublefusionproteinoftheTNFreceptor)werethefirstTNF-inhibitorstobeestablished.TwoadditionalTNF-inhibitorshavesincebecomeavailable.Golimumabisfullyhuman,administeredintravenouslyat4-weeklyintervals;Certolizumabisapolyethyleneglycolsubcutaneousagentgivenatweeks0,2,4andthen4-weekly.,MayaH.BuchandPaulEmery,CurrentOpinioninRheumatology2011,23:245251.,.,56,2011年3月，美国食品药品管理局(FDA)批准了人类基因组科学公司(HGS)和葛兰素史克公司(GSK)联合开发的人源化单抗Belimumab（商品名Benlysta，靶点为BAFF），用于SLE的治疗。该药的获批结束了红斑狼疮病56年来没有新药问世的尴尬局面。目前，该药的治疗成本在每年3.5万美元左右，仅在美国市场，其潜在的消费群就有20万人以上。业内乐观估计：Belimumab今年的销售额可达8500万美元，2014年的销售额会突破10亿美元，将成为单克隆抗体药物中的又一“重磅炸弹”。,中国医药报，2011-06-02。,BAFF与SLE,.,57,Afterhalf-centuryswait,approvalpavespathfornewlupusdrugs,On9March2011,Benlysta(belimumab)becamethefirstlupusdrugapprovedbyUSregulatorsinoverhalfacentury.,HeidiLedford,NatureMedicine,2011,17(4),400.,.,58,Applicationsofnanotechnologyfortreatment,diagnosis,monitoring,andcontrolofbiologicalsystemshasbeenreferredtoasnanomedicinebytheNationalInstitutesofHealth.PEGylationincreasesthedrugcirculatinghalf-lifeandstability,enhancessolubility,reducestherequirementforfrequentdosingandtoxicity,andpossiblyreducesantigenicityaswell.,MosheimSM.,etal.FASEBJ.2005Mar;19(3):311-30.DinesenL,etal.IntJNanomedicine.2007;2(1):39-47.,NanomedicineandcytokinePEGylation,.,59,PegylatedIFN-2a:ChronichepatitisC;PegylatedIFN-2b:Chroniche