细胞因子免疫学到

1、内容提要 感冒时，我们的免疫系统如何工作？ 免疫系统的“总参谋部” T辅助细胞(Th)如何指挥体液免疫和细胞免疫与疾病作战？ 为什么艾滋病到目前仍是绝症，不能得到有效治疗？ 终于知道了细胞因子是什么了？ 为什么2003年美国五角大楼对本.拉登宣称要在小布什活动上空撒炭疽粉末而感到非常 紧张？ 为什么红斑狼疮、牛皮癣、类风湿性关节炎、哮喘、湿疹等疾病现在不能得到有效根治？ 为什么肥胖的人更容易得糖尿病？ 如果成年人检测出甲胎蛋白超标，医生即可初步诊断该人罹患肝癌，此类诊断标准如何 得到？ 科学家们在研究上述疾病过程，从疾病发生、发展、致病机理、诊断和治疗，到新药研 发、药物作用机理、手术或药物治

2、疗的预后的过程中，他们一般的研究路线是什么？ 在这些研究路线中，他们会用到哪些Bio-Rad的产品？为什么在这些产品中，Bio-Plex 是必不可少的技术？ 感冒时，我们的免疫系统如何工作？ H1N1电镜图 空气中漂浮的病毒， 有人打喷嚏！ 病毒首先进入上呼吸道鼻腔、扁桃体、气管 、支气管，然后透过粘膜进入血液，寻找目标细 胞，吸附侵入并大量复制 各种炎性症状同时并发！ 感冒时，我们的免疫系统如何工作？ 先遣部先遣部队队兼情兼情报报部门部门：巨噬细胞，树突状细胞等，也 统称抗原递呈细胞(Antigen Present Ccell, APC) 总总参参谋谋部：部： CD4 T细胞 T辅助细胞（T

3、 Helper Cell，Th） 一局：Th1细胞，指挥细胞免疫(作战一部） 二局：Th2细胞，指挥体液免疫(作战二部） 三局：Th17细胞，指挥对抗自身免疫疾病 总参谋部监察局：调节T细胞Treg (regulatory T Cell） 作作战战一部一部：细胞免疫，APC和 CD8 T细胞 CTL 作作战战二部二部：体液免疫，B细胞 浆细胞 抗体 作作战战三部三部：肿瘤免疫NKT细胞 卧底潜伏部卧底潜伏部队队：免疫记忆细胞：记忆Tc细胞、记忆B 细胞 从情报部门到总参谋部，再从总参谋部到作战部，最终消灭感冒病毒，并潜伏卧底从情报部门到总参谋部，再从总参谋部到作战部，最终消灭感冒病毒，并潜伏卧

4、底 fever 感冒时，我们的免疫系统如何工作？ 巨噬细胞吞噬病毒电镜图 抗原递呈巨噬细胞与T细胞结合电镜图 巨噬细胞的抗原递呈 与T细胞活化 Th细胞活化 Th细胞活化后释放细胞因子，才开 始指挥其他细胞与病原作斗争 Th细细胞活化胞活化过过程程1 感冒时，我们的免疫系统如何工作？ T细胞来自胸腺 B细胞来自脾脏 CD4CD4 T T细胞 细胞 CD8CD8 T T细胞细胞 fever IL-1/, TNF /, IL-6, IFN /, IL-8, 和 MIP-1. B B 细胞细胞 免疫系统的“总参谋部” T辅助细胞(Th)如何 指挥体液免疫和细胞免疫与疾病作战？ Th细细胞活化胞活化过

5、过程程2 分化浆细胞，分泌 抗体，围攻病毒 记忆B细胞，潜伏部队2 下次如有相同病毒侵袭，该 细胞可迅速直接杀死病毒 监察部： 抑制Th1和Th2的活化 协助B细胞活化 与Th17的关系还不清楚 很复杂，2006年 才发现，有些细 节仍不清楚 指挥Tc细胞 指挥B细胞 记忆Tc细胞，潜伏部队1 下次如有相同病毒侵袭，该细 胞可迅速让受感染细胞降解 分化为细胞毒性T细胞，作 用于受病毒感染的细胞， 并使这些细胞自我降解 为什么艾滋病到目前仍是绝症，不能得到有效治疗？ HIV模式图和电镜图，病毒外壳上有臭名昭著的gp120蛋白， 对CD4 Th细胞的CD4受体有高度结合力 被HIV围攻的CD4 T

6、细胞彩 色电镜图 CD4 T细胞上的CD4受体被HIV结合并以此进入T细胞，病 毒在细胞内复制并释放，攻击其他T细胞。 CD4 T细胞上的CD4受体被HIV结合后，就不能结合抗原 递呈细胞，从而CD4 T细胞不能得到活化，免疫系统崩溃。 由于疫苗本身也是免疫原，也必须通过抗原递呈细胞的信 息传递，到达T细胞并活化T细胞后，进而激活体液免疫和细 胞免疫并产生记忆Tc细胞和记忆B细胞，以便下次相同病原侵 袭时迅速杀死病原，因此HIV疫苗难以开发。 细胞因子网络细胞因子网络 细胞因子特征细胞因子特征 由各种细胞分泌的介导分子，在细胞之间通讯，以调控细胞生长分化、调节免 疫功能和生理活性并参与病理反应

7、的小分子蛋白质。 分子量一般小于30KD 自分泌、旁分泌和内分泌 功能多样，有时多余 高效：有些在10-15mol即有活性 高度交互，既相互促进，也相互制约 细胞因子作用模式细胞因子作用模式 自分泌、旁分泌和内分泌的作用模式 如何如何检测细检测细胞因子？胞因子？ 细胞因子检测细胞因子检测 Elisa，单重 BD的流式细胞仪，CBA技术，有限多重 Bio-Plex，多重 为什么2003年美国五角大楼对本.拉登宣称要在小布什活 动上空撒炭疽粉末而感到非常紧张？ Direct Inhibition of T-Lymphocyte Activation by Anthrax Toxins In Viv

8、o Jason E. Comer, Sealy Center for Molecular Science, University of Texas at Galveston Infection and Immunity, December 2005 炭疽毒素对炭疽毒素对T淋巴细胞活化的直接抑制淋巴细胞活化的直接抑制 背景背景 炭疽杆菌的致病毒素主要有两种：致死毒素Lethal Toxin 和水肿毒素 Edema Toxin 已知这两种毒素会已知巨噬细胞和树突状细胞（两者都是抗原递呈细胞） 这里，作者将这两种毒素分别打到小鼠身上，然后提取出T细胞，观察毒素 对T细胞是否有抑制效果 炭疽毒素致病机

9、理的炭疽毒素致病机理的Bio-Plex研究研究 方法方法: 细细胞因子胞因子检测检测 从打从打过过毒素小鼠上毒素小鼠上获获得的得的T细细胞用胞用 anti-CD3 和和 anti-CD28 两种抗体刺激培养两种抗体刺激培养 用用Bio-Plex测定细胞培养上清的测定细胞培养上清的 18 种细胞因子种细胞因子 炭疽毒素致病机理的炭疽毒素致病机理的Bio-Plex研究研究 实验设计实验设计 T细胞的体外模拟活化细胞的体外模拟活化 anti-CD3 anti-CD28 炭疽毒素致病机理的炭疽毒素致病机理的Bio-Plex研究研究 毒素导致毒素导致T细胞很多细胞因子的表达受到抑制，甚至很多细胞很多细胞

10、因子的表达受到抑制，甚至很多4天后都不能恢复天后都不能恢复 炭疽毒素致病机理的炭疽毒素致病机理的Bio-Plex研究研究 方法方法: : 磷酸化蛋白检测磷酸化蛋白检测 用用anti-CD3 anti-CD3 和和 goat a-hamster IgGgoat a-hamster IgG培养打过毒素小鼠的培养打过毒素小鼠的T T 淋巴细胞淋巴细胞 用用 Bio-Plex Cell Lysis Bio-Plex Cell Lysis 试剂盒裂解细胞试剂盒裂解细胞. . Bio-PlexBio-Plex测定磷酸化蛋白测定磷酸化蛋白 炭疽毒素致病机理的炭疽毒素致病机理的Bio-Plex研究研究 在打了

11、致死毒素的小鼠中，磷酸化蛋白在打了致死毒素的小鼠中，磷酸化蛋白 ERK 1/2, p38, ATF-2, AKT, GSK a/b ERK 1/2, p38, ATF-2, AKT, GSK a/b 的磷酸化水平显著下降的磷酸化水平显著下降 在打了水肿毒素的小鼠中，在打了水肿毒素的小鼠中，JNKJNK水平有所下降水平有所下降 炭疽毒素致病机理的炭疽毒素致病机理的Bio-Plex研究研究 炭疽毒素致病机理的炭疽毒素致病机理的Bio-Plex研究研究 信号即便能有效从抗原递呈细胞 传达到T细胞，但该信号在T细胞 内被阻断了，从而也导致免疫系 统崩溃。 为什么红斑狼疮、牛皮癣、类风湿性关节炎、哮喘、

12、湿疹 等疾病现在不能得到有效根治？ Alexandre S Basso et al. Cell Research , Vol 19 No 4 , April 2009 时间轴时间轴: T辅辅助助细细胞研究胞研究进进展展 类风湿性关节炎 Rheumatoid Arthritis (RA) 多发性硬化症 Multiple Sclerosis (MS) 银屑病，Psoriasis 狼疮，Lupus 肺病，Lung Disease 克罗恩病，Crohns Disease I型糖尿病，Diabetes (Type 1) Th17 细胞因子途径是目前最热门的研究细胞因子途径是目前最热门的研究 近5年来才发

13、现很多疾病中Th17 细胞因子途径的重要性， 在Google Scholar 上搜索的链接显示超过17,500 引用，其中的引用，其中的85% 是过去3年来发表的文章。 研究人员研究这些细胞因子以理解机体在多种疾病下的功能状态，特别是自身免疫疾病 Th17途径是研究机体对炎症状态反应的新的领域。 吸烟，Smoking 器官/组织移植排异， Organ / Tissue Transplantation Rejection 细菌感染，Bacterial Infection 病毒感染，Viral Infection 寄生虫感染，Parasitic Infection HIV状态，HIV Status

14、 心血管疾病，Cardiovascular Disease 创伤，Traumatic Injury 为什么红斑狼疮、牛皮癣、类风湿性关节炎、哮喘、湿疹 等疾病现在不能得到有效根治？ 什么是什么是Th17 细胞细胞? Th17 细胞是T辅助细胞（T helper，Th）的一种亚型，是白 细胞的一种，其特异性的免疫反应用于指挥其他免疫细胞的 功能。Th17因释放IL-17细胞因子而被识别。 Th17 细胞产生的步骤细胞产生的步骤 Amit Awasthi and Vijay K. Kuchroo,International Immunology, Vol. 21, No. 5, pp. 48949

15、8 为什么红斑狼疮、牛皮癣、类风湿性关节炎、哮喘、湿疹 等疾病现在不能得到有效根治？ Bio-Plex Pro 小鼠小鼠Th17检测检测 Panel A, Group I (6-plex) Panel B, Group III (8-plex) Singleplex Assays, Group III TGF- Assays IL-6IL-17F IL-25 (IL-17E)TGF- 1 IL-17AIL-23IL-27p28TGF- 2 IL-10IL-21ICAM-1TGF- 3 IFN-g gIL-22 TNF-a aMIP-3 IL-1b bCD40L IL-33 IL-31 Th17

16、 途径途径 为什么红斑狼疮、牛皮癣、类风湿性关节炎、哮喘、湿疹 等疾病现在不能得到有效根治？ Bio-Plex Pro 人人Th17检测将在检测将在 2012年年2月月14日正式上市！日正式上市！ Th17功能失控导致的免疫紊乱：角 质化细胞、上皮细胞、内皮细胞、 成纤维细胞等出现炎症反应！ Th17途径研究现状：途径研究现状： 激活Th17的原因仍有争议：小鼠比较清晰，人的还有很大争议，人的研究落后于小鼠，其中关于 TGF- 1的角色存在很大的争议； 在Th17细胞分化过程中，转录激活因子RORt的确切作用是什么？ Treg在炎症中的角色，可能不是抑制Th17而是放大，但还需要证据，另：有些

17、条件下Treg会转化 为Th17，机理和效应是什么？ 不同疾病状态下的Th17途径的变化，是否能找到一些Biomarkers，是否能找到一些药物作用的靶 点分子？或临床诊断的标志分子？现状是大部分科学家都聚焦在各种自身免疫疾病中。 各种疾病状态下Th17的影响机制，细胞内部的信号转导，能否找到药物作用靶点或标志分子？ IL-17A和IL-17F的各自作用及其对疾病的影响，特别是对IL-17F的炎症效果了解少得多 测定测定Th17途径途径 完整细胞因子完整细胞因子 过敏源及其机理，找到过敏源及其机理，找到 Biomarkers，找到靶点等等，找到靶点等等 为什么红斑狼疮、牛皮癣、类风湿性关节炎、

18、哮喘、湿疹 等疾病现在不能得到有效根治？ 为什么肥胖的人更容易得糖尿病？ 糖尿病并发症 糖尿病继发的肾病导致的身衰竭 动脉管疾病（包括冠状动脉疾病） 糖尿病继发的视网膜疾病导致的失明 糖尿病继发的神经疾病导致的疼痛感丧失 微动脉管损伤导致机体虚弱无力、康复功能变差 非酒精性肝炎导致的肝损伤（肝内的炎症和脂肪聚集） 我国糖尿病发病趋势我国糖尿病发病趋势 糖尿病患者已经超过4000万人，占世界糖尿病人群总数的五分之一，患病率居世界第二位 每天至少以3000人的速度增加，每年增加超过120万人 预测至2012年我国糖尿病人口总数将猛增至8000万至1亿人 年轻化趋势严重 为什么肥胖的人更容易得糖尿病

19、？ 肥胖白色脂肪组 织 Adipsin 水平降低 水平提高 血管与代谢 功能紊乱 Visfatin 增强胰岛素 活性 Ghrelin 由胃分 泌释放，提高食 物摄入和增加体 重 C-肽有胰岛素原酶切得到 并刺激产生胰岛素自身免疫攻 击胰腺导致 T1D（I型糖 尿病） 妊娠糖尿病 GIP-1从肠道产 生，并刺激胰岛 素分泌 GLP-1 刺激胰岛 素分泌并抑制胰 高血糖素分泌 糖尿病糖尿病Biomarkers 的角色的角色 为什么肥胖的人更容易得糖尿病？ 胰岛素胰岛素 胰高血糖素胰高血糖素 为什么肥胖的人更容易得糖尿病？ 胰高血糖素样肽胰高血糖素样肽-1 抑胃肽抑胃肽 脂肪炎症因子脂肪炎症因子 为

20、什么肥胖的人更容易得糖尿病？ 为什么肥胖的人更容易得糖尿病？ 12种人，种人，9种小鼠、种小鼠、5种大鼠的种大鼠的Bio-Plex Pro 糖尿病糖尿病标标志分子志分子检测检测 可部分与其他可部分与其他细细胞因子混合成胞因子混合成为为多重多重检测检测 All-in-One多合一包装多合一包装 免疫系统的“总参谋部” T辅助细胞(Th)如何 指挥体液免疫和细胞免疫与疾病作战？ Th细细胞活化胞活化过过程程2 分化浆细胞，分泌 抗体，围攻病毒 记忆B细胞，潜伏部队2 下次如有相同病毒侵袭，该 细胞可迅速直接杀死病毒 监察部： 抑制Th1和Th2的活化 协助B细胞活化 与Th17的关系还不清楚 很复

21、杂，2006年 才发现，有些细 节仍不清楚 指挥Tc细胞 指挥B细胞 记忆Tc细胞，潜伏部队1 下次如有相同病毒侵袭，该细 胞可迅速让受感染细胞降解 分化为细胞毒性T细胞，作 用于受病毒感染的细胞， 并使这些细胞自我降解 实验设计实验设计 T细胞的体外模拟活化细胞的体外模拟活化 anti-CD3 anti-CD28 炭疽毒素致病机理的炭疽毒素致病机理的Bio-Plex研究研究 类风湿性关节炎 Rheumatoid Arthritis (RA) 多发性硬化症 Multiple Sclerosis (MS) 银屑病，Psoriasis 狼疮，Lupus 肺病，Lung Disease 克罗恩病，C

22、rohns Disease I型糖尿病，Diabetes (Type 1) Th17 细胞因子途径是目前最热门的研究细胞因子途径是目前最热门的研究 近5年来才发现很多疾病中Th17 细胞因子途径的重要性， 在Google Scholar 上搜索的链接显示超过17,500 引用，其中的引用，其中的85% 是过去3年来发表的文章。 研究人员研究这些细胞因子以理解机体在多种疾病下的功能状态，特别是自身免疫疾病 Th17途径是研究机体对炎症状态反应的新的领域。 吸烟，Smoking 器官/组织移植排异， Organ / Tissue Transplantation Rejection 细菌感染，Bacterial Infection 病毒感染，Viral Infection 寄生虫感染，Parasitic Infection HIV状态，HIV Status 心血管疾病，Cardiovascular Disease 创伤，Traumatic Injury 为什么红斑狼疮、牛皮癣、类风湿性关节炎、哮喘、湿疹 等疾病现在不能得到有效根治？ 什么是什么是T