医学免疫学课件：细胞因子与白细胞分化抗原

1、细胞因子与白细胞分化抗原细胞因子细胞因子1.概述2.细胞因子的分类3.细胞因子的生物活性4.细胞因子的受体5.与细胞因子及其受体相关的生物制品1. 概述CK的概念 (Cytokine,CK)CK的共同特性CK的分泌CK效应的复杂性CK的概念细胞因子(cytokine):是由多种细胞分泌、具有介导和调节免疫、炎症和造血过程的广泛的小分子蛋白质。CK的共同特性分泌到细胞外的小分子蛋白质受抗原或丝裂原等刺激后合成释放半衰期和发挥作用时间短多细胞间发生短距离作用很低水平就能表现出生物活性 (pmol/L)通过结合受体发挥作用。CK的分泌自分泌 autocrine作用于分泌细胞自身； IL-2刺激T 细

2、胞的生长旁分泌 paracrine作用于比邻细胞；如DC产生的IL-12刺激T的分化内分泌 endocrine血液循环远距离作用， TNF， IL-1CK效应的复杂性多效性:一种CK多种靶细胞多种生物学作用重叠性:不同CK同一靶细胞相同或相似效应拮抗性:一种CK 抑制另一种CK的某种生物学效应协同性:一种CK 增强另一种CK的某种生物学网络性:细胞因子间相互诱生,生物活性间相互影响 肥大细胞胸腺细胞BIL-4 多效性活化、增殖、分化增殖增殖IL-2、 IL-4、 IL-5 IL-4 + IL-5B细胞IL-4IFN-g 拮抗性 重叠性协同性均有刺激B细胞增殖的功能更有效地诱导IgE类别转换IF

3、N-g 阻断IL-4诱导类别转化的作用，IL-4抑制IFN-g BBB2.细胞因子的分类根据细胞因子的来源：淋巴因子（lymphokine)-淋巴细胞产生。IL-26，914，IFN-，TNF-单核因子（monokine)-单核-吞噬细胞产生IL-1，6，8，TNF-其他细胞产生的CK：EPO，SCF根据主要生物学功能：根据生物学功能分类白细胞介素 Interleukin, IL干扰素 Interferon, IFN肿瘤坏死因子 Tumor necrosis factor, TNF集落刺激因子 Colony stimulating factor, CSF趋化性因子 Chemokine 生长因子

4、 Growth factor, GFInterleukin，IL最初是指白细胞产生，又在白细胞之间发挥调节作用的细胞因子，因此而命名。后来研究发现：其他细胞也可产生白细胞介素，如基质细胞和内皮细胞，而且白细胞介素也作用于其他的靶细胞，如内皮细胞、成纤维细胞、神经细胞等。 目前已发现数目。Table 6-1 P104IL-1包含11个CK 前4个和新命名规则IL-1生物活性前4个和新命名规则IL-1生物活性晶体结构 青绿: PDB：1ITA ; IL-1a 紫：PDB：1T4Q ; IL-1b 白：PDB：1IRA; IL-1RIL-1与临床发热： IL-1是一种内源性热原质（endogenou

5、s pyrogen), 引起发热与内毒素不同，IL-1对热敏感，反复注射不产生耐受。IL-1引起发热的机理之一，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，引起发热和感染性休克。阿斯匹林、消炎痛等抑制PGE2的合成，可作为解热剂。IL-1与临床促进肝细胞合成急性期蛋白（APP，acute phase protein)： 如C-反应蛋白、酸性糖蛋白（-acid glycoprotein，AGP）以及某些补体的组分，有利于机体抵抗病原微生物，是非特异性防御因素之一。IL-1与临床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

6、滑膜/软骨/成纤维细胞分泌大量PGE2、胶原酶和中性蛋白酶等。 导致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。IL-1与疾病Interferon，IFN 干扰素是最早发现的细胞因子， 由微生物或其他干扰素诱生剂刺激细胞产生，能干扰病毒感染和复制。分类：分为I、II型。I型为IFN、，主要由白细胞、成纤维细胞和病毒感染的细胞产生。II型为IFN，主要由活化的T细胞、NK细胞产生。具有抗病毒、抑制细胞增殖、激活巨噬细胞、抗肿瘤等生物学作用。Interferon，IFN 干扰素由于其在体内外均可直接杀死肿瘤细胞而得名。根据其来源和结构不同分为两种类型TNF和TNF。

7、前者主要由单核-巨噬细胞产生，抗原刺激的T细胞、活化的NK细胞和肥大细胞也分泌。TNF主要由活化的T细胞产生，又称淋巴毒素Lymphotoxin，LT。 近些年，CD40L， FasL，TrailColony stimulating factor，CSF 是一组在体内外均可选择性刺激造血祖细胞增殖、分化并在半固体培养基上形成细胞集落的细胞因子。包括：巨噬细胞-粒细胞集落刺激因子GM-CSF巨噬细胞集落刺激因子M-CSF粒细胞集落刺激因子G-CSF另外，红细胞生成素EPO，干细胞生长因子 SCF （stem cell factor）和血小板生成素也视为CSF家族成员。Chemokine是一类对不

8、同靶细胞具有趋化效应的细胞因子家族。主要功能是招募血液中的单核细胞、中性粒细胞、淋巴细胞等进入感染发生的部位。 该家族成员依据其分子氨基端半胱氨酸的数目及其间隔，可分为不同的亚家族：CXC: 如IL-8趋化中性粒细胞CC: 如单核细胞趋化蛋白，趋化单核细胞C: 如淋巴细胞趋化蛋白，趋化淋巴细胞CXXXC:如Fractalkine,趋化单核细胞和T淋巴细胞。Growth factor，GF是一类可介导不同类型细胞生长和分化的细胞因子。根据其功能和作用的靶细胞不同，分别命名为：转化生长因子 (transforming growth factor-; TGF- ) ；神经生长因子(nerve gro

9、wth factor, NGF) ;表皮生长因子(epithelial growth factor, EGF); 成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor, FGF); 血小板生长因子（platelet-derived growth factor, PDGF）血管内皮细胞生长因子（vascular endothelial cell growth factor, VEGF)。3.细胞因子的生物学活性抗细菌作用抗病毒免疫调节特异性免疫应答刺激造血促进血管的形成。4. 细胞因子的受体Cytokine Receptor 跨膜蛋白：胞膜外区；跨膜区；胞浆区324. 细胞因子的

10、受体细胞因子作用的发挥依赖于细胞表面的受体。细胞因子和相应受体结合可以传导细胞信号，使细胞活化、增殖。细胞因子受体主要表达于细胞表面，但某些情况下，如强免疫原性物质刺激，许多种类的细胞因子受体可以从膜表面脱落，成为可溶性分子。可与膜型受体竞争，从而负向调节相应细胞因子的生物学作用。4. 细胞因子的受体细胞因子受体的分类细胞因子受体的共用亚单位可溶性细胞因子受体4. 细胞因子的受体细胞因子受体的分类细胞因子受体根据其胞外结构及氨基酸序列的相似形分为5个家族。1、免疫球蛋白超家族受体；2、I型细胞因子受体；3、II型细胞因子受体；4、肿瘤坏死因子受体；5、趋化因子受体。4. 细胞因子的受体细胞因子

11、受体的分类免疫球蛋白超家族受体 I类细胞因子受体II类细胞因子受体TNF-R趋化因子受体IL-1 M-CSF C-kitIL-2 IL-3 IL-4 IL-5 IL-6 IL-7IL-9 IL-11 IL-12 IL-13 IL-15 OSMGM-CSF G-CSF LIF CNTF 生长激素催乳素IFN-a IFN-b IFN-gTNF-a TNF-b CD40 神经生长因子（NGF） FASIL-8 RANTES MIP-1 PF4 MCAF NAP-2-S-S-S-S-S-S-CC C CC1C3C2C1C3C2C1C3C2C1C3C2G 蛋白4. 细胞因子的受体细胞因子受体的分类1、免

12、疫球蛋白超家族受体：此类受体的细胞膜外区有一个或多个免疫球蛋白Ig样结构域。IL-1、IL-6、M-CSF、SCF、PDGF、FGF受体属此类。4. 细胞因子的受体细胞因子受体的分类2、I型细胞因子受体；其胞膜外区有两个不连续的半胱氨酸残基和WSXWS基序（W代表色氨酸，S代表丝氨酸，X代表任何一种氨基酸）。IL-1-7、IL-9、IL-11、IL-13、IL-15、GM-CSF、G-CSF受体属于此类。4. 细胞因子的受体细胞因子受体的分类3、II型细胞因子受体；此类受体是IFN受体，其胞膜外区有四个不连续的半胱氨酸残基4. 细胞因子的受体细胞因子受体的分类4、肿瘤坏死因子受体；此类受体又称

13、III型细胞因子受体，富含半胱氨酸基序。4. 细胞因子的受体细胞因子受体的分类5、趋化因子受体。此家族的受体是G-蛋白偶联受体，由7个疏水性的跨膜区组成，和相应的受体结合后，经偶联G-蛋白而发挥生物效应。4. 细胞因子的受体细胞因子受体的共用亚单位I型和II型细胞因子受体家族的多数成员由2个或2个以上的亚单位组成，其中一个为信号传递亚单位，另一个为细胞因子特异性结合亚单位。信号传递亚单位常为多种细胞因子的共用亚单位参与信号传导。如IL-2受体的 链为IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15受体的共用链；IL-3受体的 链为IL-5、GM-CSF受体的共用链。共用亚单位使细胞因子的效应

14、具有重叠性。如IL-2、IL-4、IL-7、IL-9共用链，均可促进T细胞增殖，从而彼此间可显示代偿作用。4. 细胞因子的受体可溶性细胞因子受体大部分细胞因子 受体除与细胞膜结合形式存在外，还存在着分泌游离形式即可溶性细胞因子受体。可与相应的膜受体竞争配体而起抑制作用 产生方式：大部分为膜受体脱落，如SIL-1R、SIL -2R等。小部分为分泌型，如sIL-4R、sIL- 5R。 5.与细胞因子及其受体相关的生物制品细胞因子添加疗法细胞因子拮抗疗法细胞因子基因疗法细胞因子诱导的细胞介导的生物治疗5.与细胞因子及其受体相关的生物制品细胞因子临床应用存在下列问题体内效果远不如在体外理想体内应用毒性

15、反应相当严重细胞因子的半衰期过短（以分钟计）白细胞分化抗原前言免疫应答过程有赖于免疫系统中细胞间的相互作用，包括细胞间直接接触和通过分泌细胞因子或其它活性分子介导的作用。免疫细胞之间相互识别的物质基础是细胞膜分子，包括细胞表面的多种抗原、受体和其它分子。细胞膜分子通常也称为细胞表面标记（cell surface marker）。白细胞分化抗原和粘附分子是两类重要的免疫细胞膜分子。 内容第一节 免疫细胞表面功能分子和人类白细胞分化抗原第二节 粘附分子第三节 CD和粘附分子及其单克隆抗体的临床应用第一节 免疫细胞表面功能分子和人类白细胞分化抗原免疫细胞表面的功能分子包括受体、MHC分子、协同刺激分

16、子、黏附分子等免疫细胞表面受体：特异性抗原识别受体、模式识别受体、细胞因子受体、补体受体、NK细胞受体、IgFc受体等MHC：MHC-I， MHC-II第一节 免疫细胞表面功能分子和人类白细胞分化抗原白细胞分化抗原（leukocyte differentiation antigen， LDA)：指血细胞在分化成熟为不同谱系、分化的不同阶段及细胞活化过程中，出现或消失的细胞表面标志分子。大多数是蛋白和糖蛋白，少数为碳水化合物半抗原。分 化 群(cluster of differentiation， CD) ：国际白细胞分化抗原的统一命名 不同的发育阶段和不同的亚类的淋巴细胞可表达不同的分化抗原，

17、区分淋巴细胞的重要标志。人T淋巴细胞电镜照片第一节 免疫细胞表面功能分子和人类白细胞分化抗原分 化 群(cluster of differentiation， CD) ：人的CD编号从CD1至CD339，大致分为14组P115 table 7-2T细胞： CD3、CD4 、 CD8 、 CD28 、 CD2 、 CD58 、 CD152 and CDL40 B细胞： CD79a/CD79b 、CD19/CD21/CD81 、CD20 、CD22 、CD40 MHC- MHC-B7 CD40 CD58 CD2 ligand 第一节 免疫细胞表面功能分子和人类白细胞分化抗原CD3 - 是T细胞所特

18、有的表面标志 - 由6条多肽链（包括 5 种 、 、）以非共价键按两种方式组合而成。 22 或 2 - 与T细胞抗原受体TCR组成 TCR-CD3复合体 - 功能（1）稳定TCR的结构（2）负责抗原特异性信号传导第一节 免疫细胞表面功能分子和人类白细胞分化抗原CD4分布于成熟TH细胞、巨噬细胞、DC等多种细胞表面与APC表面MHC-II分子非多态区结合是HIV的受体功能(1)稳定TCR与抗原肽MHC-II类分子复合物间的相互结合(2)参与信号传导第一节 免疫细胞表面功能分子和人类白细胞分化抗原CD8主要分布于成熟TC 细胞表面 与APC表面MHC-I分子结合功能(1) 稳定TCR与抗原肽MHC

19、-I类分子复合物间的相互结合(2) 参与信号传导第一节 免疫细胞表面功能分子和人类白细胞分化抗原CD2 绵羊红细胞 (E) 受体/ 淋巴细胞功能相关抗原2（LFA-2) 配体：LFA-3 ( CD58 ) 功能:（2）与CD58结合，促进T细胞对抗原的识别功能（粘附作用、介导信号传导）（3）胸腺细胞的分化成熟 （1）T细胞的特征性标志之一 淋巴细胞功能相关抗原3（LFA-3) 分布：T细胞、胸腺细胞、NK细胞 分布广泛：T细胞、B细胞、APC、中性粒细胞、红细胞、血小板，及非造血细胞如上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞等第一节 免疫细胞表面功能分子和人类白细胞分化抗原CD28主要表达于所有CD4+

20、T细胞和部分CD8+T细胞 功能CD28B7结合，产生T细胞活化的协同刺激信号 配体：B7，主要表达于专业APC细胞表面CTLA4：CD152 与CD28有一定的同源性，对T 细胞的活化有负调节作用。63 TNF家族成员，主要表达在活化的CD4+T细胞、部分CD8+T细胞和T细胞 配体：CD40 功能（2）是淋巴结生发中心形成的重要条件（1）是B细胞进行免疫应答的重要的白细胞分化抗原CD40L ：CD154与B细胞识别、活化、粘附有关的CD分子接受抗原特异信号转导抗原特异信号Ig /Ig : CD79 /CD79 B细胞特征性标志构成BCR复合物作用类似于TCR-CD3复合物中的CD3ITAM

21、CD19/CD21/CD81信号复合物（1）B细胞的重要标记（2）稳定BCR与抗原的结合及增强B细胞对抗原的应答 （3）促进B细胞的增殖，参与记忆B细胞的生成（4） C3d/EB病毒受体（1）B细胞的重要标记；（2）可与多种激酶结合，促进B细胞活化B细胞辅助受体，HCV受体与B细胞识别、活化、粘附有关的CD分子 配体：CD28、CTLA-4CD80/CD86：B7-1/B7-2表达：外周血的MO和DC细胞CD80较低，CD86较高；活化的T、B和MO表达明显增高作用：为T细胞活化的重要的协同刺激信号第二节 粘附分子Cell adhesion molecule, CAM概念分类生物学特征及功能概

22、 念 是众多介导细胞间或细胞与细胞外基质（extracellular matrix,ECX）间相互接触和结合分子的统称.粘附分子与CD分子是根据不同角度来命名粘附分子是以粘附功能来归类大部分粘附分子已有CD编号也有部分粘附分子尚无CD编号细胞黏附分子的结构特点CAM的分子结构由三部分组成：胞外区：肽链的N端部分，带有糖链，负责与配体 的识别；跨膜区：多为一次跨膜；胞质区：肽链的C端部分，或与质膜下的骨架成分 直接相连，或与胞内的化学信号分子相连，以 活化信号转导途径。粘附分子种类及其功能 整合素家族 免疫球蛋白超家族 选择素家族 钙依赖粘附分子家族 其它未归类的粘附分子（一）整合素家族（int

23、egrin family）介导细胞与细胞外基质的粘附基本结构：、连接成异源二聚体组成： 14种亚单位和8种亚单位分布： 十分广泛P117 table 7-3分子具有与Ig相似的结构特征，有1个或多个IgV样或C样结构域。这些种类繁多、分布广泛、识别功能多样的分子称为免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily, IgSF）（二）免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily, IGSF）（三）选择素家族（selectin family）介导白细胞与内皮细胞粘附、炎症发生以及淋巴细胞归巢基本结构：跨膜分子组成： L-、P-、E-选择素配体： 寡糖

24、基团1、P-选择素即CD62P存在于内皮细胞和血小板的分泌颗粒中介导白细胞与内皮细胞间的起始粘附.2、E-选择素即CD62E 表达于内皮细胞作用：锚定白细胞3、L-选择素即CD62L介导白细胞粘附、归巢（四）钙粘蛋白家族(cadherin)Cadherin家族成员 分子量 分布 配体E- Cadherin 124 上皮组织 E- CadherinN- Cadherin 127 神经组织、横纹肌、心肌 N- CadherinP- Cadherin 118 胎盘、间皮组织、上皮组织 P- Cadherin功能：维持实体组织的形成以及对在生长发育过程中细胞选择性地相互聚集、重排中有重要作用细胞粘附分

25、子的生物学特性跨膜的糖蛋白 受体配体相配对 同一种属不同个体中相同类型细胞上粘附分子基本一致同一类细胞上可表达多种粘附分子，各自发挥不同的功能 同一个粘附分子可具有多种功能 细胞间的粘附作用是短暂而可逆的粘附分子的功能参与免疫细胞的发育和分化参与淋巴细胞识别抗原和活化炎症过程中白细胞与血管内皮细胞的黏附淋巴细胞归巢（三）粘附分子的功能 免疫细胞识别中的辅助受体和协同刺激信号ICAM-1ICAM-1LFA-1LFA-1B-7CD28CD4TCRCD3MHC-IICD40CD40LSIgCD79CKs活化信号1活化信号2Th活化活化信号 2活化信号1B 活化Ag加工、提呈B cellT cellA

26、g活化并增殖CD28刺激阻断B7信号1信号1+2CD4CD4ThCD3TCRAgAPCMHC-II1AgAPCMHC-IIB7LFA-3ICAM1/2VCAM21 无能ThTCRCD3CD28CTLA-4CD2LFA-1VLA-4CD4参与调节炎症反应 滚动 激发 牢固粘附 越出血管 L-selectin 趋化因子 LFA-1 LFA-1 E-selectin LFA-1 ICAM-1/2 ICAM-1/2 41/ 47 41/ 47 VCAM-1 VCAM-1 VCAM VCAM-1 趋化因子 Mad.CAM ICAM-1/2 炎症过程中白细胞与血管内皮细胞粘附三、黏附分子的功能3.淋巴细胞

27、归巢(lymphocyte homing) 概念：淋巴细胞通过归巢受体定向移动至外周免疫器官的过程。包括向淋巴器官归巢、淋巴细胞再循环、向炎症部位迁移等。 淋巴细胞*L-选择素-地址素*高内皮细胞 淋巴细胞*LFA-1-ICAM-1 *高内皮细胞第三节 CD和粘附分子及其单克隆抗体的临床应用（一）粘附分子与HIV 人类CD4分子：是HIV的主要受体，CD4胞膜外区的第一个结构域，可识别、结合HIV的糖蛋白gp120，因此HIV易感染、侵犯CD4+T细胞，表现是获得性免疫缺陷综合征(acquired immunodeficiency syndrome, AIDS)。 HIV感染者：外周血CD4+细胞的绝对数 正常人：500个/ul HIV感染者：200个/ul，疾病恶化。 （二）粘附分子与遗传病 白细胞粘附缺陷症（leukocyte adhesi