细胞因子白细胞分化抗原与粘附分子

细胞因子白细胞分化抗原与粘附分子第1页/共86页第六章细胞因子Cytokine(CK)医学免疫学第2页/共86页提要细胞因子的概念细胞因子的共同特点细胞因子的分类与功能细胞因子的生物学功能细胞因子受体第3页/共86页一、细胞因子的概念细胞因子（cytokine,CK）:主要指由细胞经刺激诱导而合成和分泌的具有高活性多功能的小分子蛋白质。免疫细胞分化发育、免疫应答、免疫调节、炎症反应、刺激造血、参与组织修复等多种功能。免疫细胞：淋巴细胞、单核—巨噬细胞等相关细胞：成纤维细胞、内皮细胞、肿瘤细胞等分泌型和膜型两种（200多种）第4页/共86页1．多数为低分子量的多肽或糖蛋白，多以单体形式存在

（1）分子量6～60KD,<200aa

（2）存在形式膜型、分泌型（3）组成

1）单体大多数，如IL-2、IL-3、IL-IL-5、IFN-α；

2）二聚体同二聚体：IFN-

、IL-10

异二聚体：IL-12；

3）三聚体TNF。二、细胞因子的共同特征第5页/共86页二、细胞因子的共同特征2.与靶细胞表面受体结合才能发挥生物学效应3.大多数是细胞受抗原或丝裂原等刺激活化后产生，以自分泌或旁分泌的方式发挥作用。第6页/共86页内分泌endocrine血液循环远距离作用细胞因子发挥作用的三种方式自分泌autocrine作用于分泌细胞自身旁分泌paracrine作用于比邻细胞第7页/共86页二、细胞因子的共同特征4.多样性:一种细胞因子可对多种细胞产生多种效应.促进靶细胞增殖、分化，增强对感染抵抗力,参与调节机体的免疫应答和炎症反应,影响其反应强度和反应的持续时间,影响细胞代谢等。活化、增殖、分化肥大细胞胸腺细胞BIL-4第8页/共86页第9页/共86页二、细胞因子的共同特征5.高效性：细胞因子受体与细胞因子的结合具高亲和力,只需极小量的细胞因子,即能激发明显的生物学效应.(pmol/fmol)6.短暂性:短时自限性分泌；快速产生,快速消失第10页/共86页二、细胞因子的共同特征7.复杂性:重叠性、双向性、网络性、抑制性调节。B.双向性:即适量时增强免疫效应，超量时则起抑制作用。

A.重叠性:多种细胞因子对同一细胞产生相同或相似作用第11页/共86页二、细胞因子的共同特征C.网络性:

通过合成分泌的相互调节，受体表达的相互调控，生物学效应的相互影响而形成细胞因子的网络效应。a.一种细胞因子可诱生多种细胞因子，同一种细胞因子可由多种细胞产生。而一种细胞也可产生多种细胞因子;如IL-1可由单核/巨噬细胞、B细胞、NK细胞、内皮细胞、成纤维细胞、表皮细胞等产生;如活化的T细胞可产生IL-1~6、IL-9、IL-10、IL-13、IFN-γ、TGF-β、GM-CSF等第12页/共86页b.不同的细胞因子对同一细胞的作用可表现为协同或拮抗:第13页/共86页二、细胞因子的共同特征d.某些细胞因子可促进同一种细胞因子受体的表达。如高剂量的IL-2可诱导NK细胞，刺激其表达高亲和力的IL-2受体。c.一种细胞因子可诱导或抑制其他细胞因子受体的表达。如TGF-β可抑制T细胞IL-2受体的表达，从而降低IL-2受体的数量；e.一种细胞因子可具有多种生物活性;而多种细胞因子也可具有某些相同的生物活性,如IL-2、IL-4和IL-9都能维持和促进T细胞的增殖。第14页/共86页网络性效应相互诱生、相互调节、相互叠加、协同或拮抗作用---cytokinenetwork。第15页/共86页二、细胞因子的共同特征D.抑制性调节:天然细胞因子受体拮抗物可溶性细胞因子受体具有负向调节作用的细胞因子(IL-4,10)假受体7.复杂性:第16页/共86页第17页/共86页三、细胞因子的分类淋巴因子（lymphokines）单核因子（monokines）其他细胞因子第18页/共86页细胞因子的功能分类白细胞介素(interleukin,IL)干扰素(Interferon,IFN)集落刺激因子(colonystimulatingfactor,CSF)肿瘤坏死因子(Tumornecrosisfactor,TNF)生长因子(Growthfactor,GF)趋化因子(chemokine,CK)第19页/共86页（一）白细胞介素(Interleukin,IL)

是一组由淋巴细胞、单核巨噬细胞和其他非免疫细胞产生的能介导白细胞和其他细胞间相互作用的细胞因子。1产生细胞：

淋巴细胞、单核吞噬细胞等2作用

介导白细胞间相互作用、调节细胞的生长分化、参与免疫应答和介导炎症反应。3种类：

IL-1--IL-29第20页/共86页各类IL的主要功能IL-1发热,促进T、B细胞增殖分化IL-2T细胞生长因子，增强NK细胞和LAK细胞的杀伤活性IL-3刺激骨髓多能干细胞的增殖分化IL-4

促进B细胞增殖分化，诱导B细胞发生Ig类别转换，产生IgE或IgG类抗体；抑制Th1细胞IL-5:促进B细胞增殖分化，诱导B细胞发生Ig类别转换，产生IgA类抗体；刺激T细胞增殖分化第21页/共86页IL-6促进T、B细胞增殖分化IL-7诱导胸腺细胞分化、前T和前B增殖IL-8趋化因子IL-10抑制性细胞因子，抑制TH1细胞合成分泌细胞因子IL-13抑制单核巨噬细胞合成分泌炎性细胞因子（IL-1、

6、8和TNF-）各类IL的主要功能第22页/共86页（二）干扰素（Interferon,IFN）抵抗病毒的感染，干扰病毒复制的细胞因子，包括

IFN、、I型干扰素：干扰素α、β来源：白细胞、成纤维细胞、病毒感染的组织细胞等功能：抗病毒感染、抗肿瘤生长

免疫调节(较弱）应用：病毒感染性疾病等，肝炎、SARS第23页/共86页第24页/共86页II型干扰素：干扰素γ（IFN)来源：活化的T细胞和NK细胞产生功能：免疫调节提高单核巨噬细胞、树突状细胞的抗原提呈能力增强Tc细胞和NK细胞的杀伤活性抑制TH2细胞形成，下调体液免疫应答趋化作用抗病毒和抗肿瘤作用（次要）

第25页/共86页

（三）肿瘤坏死因子

(Tumornecrosisfactor,TNF)可以直接诱导肿瘤细胞凋亡的细胞因子。分类：TNF

：活化的单核巨噬细胞产生亦称恶液质素TNF：活化的T细胞产生，亦称淋巴毒素。两种TNF的分子量为51kD，结构为同源三聚体，具有相同的结合受体和生物学活性杀瘤、抑瘤，免疫调节，促进炎症反应，抗病毒等作用第26页/共86页TNF的生物学活性第27页/共86页分类粒细胞集落刺激因子（granulocyte-CSF,G-CSF)巨噬细胞集落刺激因子（macrophage-CSF，M－CSF)粒细胞－巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-maceophage-CSF,GM-CSF)红细胞生成素（erythropoietin,EPO)干细胞生成因子（stemcellfactor,SCF)多能集落刺激因子（multi-CSF)（四）集落刺激因子(Colonystimulatingfactor,CSF)是一组在体内外均可选择性刺激造血祖细胞增殖、分化并形成某一谱系细胞集落的细胞因子。第28页/共86页集落刺激因子的作用第29页/共86页(五）生长因子(Growthfactor,GF)具有促进不同类型细胞生长效应的细胞因子转化生长因子（transforminggrowthfactor-,TGF)表皮生长因子（epidermalgrowthfactor,EGF)血管内皮生长因子（vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)成纤维细胞生长因子（fibroblastgrowthfactor,FGF)神经生长因子(nervegrowthfactor,NGF)血小板衍生的生长因子（plateletderivedgrowthfactor,PDGF)肝细胞生长因子（hepaticgrowthfactor,HGF)第30页/共86页

(六）趋化因子(Chemokine)

一组具有趋化作用的细胞因子,能吸引免疫细胞到免疫应答局部,参与免疫调节和免疫病理反应。第31页/共86页

根据蛋白质的一级结构进行分类：

CXC（）趋化因子；中性粒细胞

CC（）趋化因子；单核-吞筮细胞

C（）趋化因子；淋巴细胞

CX3C（）趋化因子：T、单核细胞。C为半胱氨酸,X为任意氨基酸第32页/共86页五、细胞因子受体CK+CKR生物学效应膜型受体可溶性受体负向调节相应细胞因子的生物学效应。第33页/共86页五、细胞因子受体细胞因子受体分类膜外区跨膜区胞浆区第34页/共86页Ig结构域W：色氨酸S：丝氨酸肿瘤坏死因子受体家族趋化性细胞因子受体家族第35页/共86页细胞因子多亚单位受体结合亚单位信号转导亚单位第36页/共86页细胞因子受体共用亚单位第37页/共86页大部分细胞因子的受体除细胞膜结合的形式外,还存在着分泌游离的形式即可溶性细胞因子受体,如sIL-1R、sIL-2R、sIL-4—-IL8R、sTNFR和sG-CSFR等。这些可溶性受体可作为相应细胞因子的运载体,

也可与相应的膜受体竞争配体而起到抑制作用。可溶性细胞因子受体（sCKR）

:

第38页/共86页可溶性(soluble)细胞因子受体如sIL-1R、sIL-2R、sTNFR可与细胞因子结合而起阻断或抑制作用。第39页/共86页四、细胞因子的主要生物学作用1参与免疫细胞分化与发育2参与免疫应答和免疫调节3介导天然免疫和炎症反应4决定免疫应答类型5抗感染和抗肿瘤6其它第40页/共86页1.参与免疫细胞分化与发育第41页/共86页参与免疫应答的细胞因子IL-4，IL-5，IL-6——参与体液免疫应答TNF——参与细胞免疫应答的效应阶段IFN，IL-2——参与细胞免疫应答

参与免疫调节的细胞因子

IL-4，IL-10——抑制IFN、IL2产生IFN，IL-2——抑制IL-4，IL-5，IL-6产生2参与免疫应答和免疫调节第42页/共86页静止T细胞活化T细胞T细胞增殖、分化

IL-2与T细胞免疫应答第43页/共86页第44页/共86页IL1，6，TNF，IFN：诱导肝脏细胞产生急性期蛋白IL-8：中性粒细胞、单/巨细胞向炎症灶集聚（趋化因子）3.介导天然免疫和炎症反应

激活固有免疫细胞

IL-2，5，15：NK增强杀伤活性IL-1TNFIFN：增强单/巨细胞的吞噬与杀伤活性第45页/共86页

IL-1，IL-6，IFN，TNF，趋化因子(IL-8)

诱导急性期蛋白产生（acutephaseprotein）刺激下丘脑体温调节中枢产生发热反应趋化并活化中性粒细胞，介导天然免疫和炎症反应3.介导天然免疫和炎症反应促炎细胞因子（pro-inflamatorycytokine）

第46页/共86页4决定免疫应答类型第47页/共86页第48页/共86页5.参与抗肿瘤和抗感染:IFN-γ、IL-12、TNF能明显激活巨噬细胞的吞噬和增强杀菌功能;IFN-γ、IL-1、IL-2、IL-12等激活NK细胞和LAK细胞杀伤细胞内致病菌和肿瘤细胞;IFN-α、β、γ、TNF、IL-1还有抗病毒复制功能。第49页/共86页本章重点细胞因子及其共同特点？细胞因子按功能分为哪几类？第50页/共86页第七章

白细胞分化抗原与粘附分子

卢士英吉林大学人兽共患病研究所医学免疫学第51页/共86页概述免疫应答过程涉及多种免疫细胞间的相互作用,包括免疫细胞间的直接接触和相互识别,其物质基础是表达于细胞膜表面的分子，包括受体（或配体）、酶、信号转导分子等，统称为细胞表面标记。对同一类细胞而言，膜分子往往伴随着细胞的发育、分化和活化而出现或消失。免疫细胞膜表面分子主要有TCR、BCR、MHC、CD抗原、粘附分子、Fc受体、补体受体、细胞因子受体等CD分子和粘附分子都属于细胞膜分子。第52页/共86页

第一节白细胞分化抗原

leukocytedifferentiationantigen

一、CD分子的概念白细胞分化抗原是指血细胞在分化成熟为不同谱系、分化不同阶段及细胞活化过程中，出现或消失的细胞表面标记分子。白细胞分化抗原的生物学意义：可作为表面标志用于细胞的鉴定和分离，还广泛参与细胞的生长、成熟、分化、发育、迁移、激活。白细胞分化抗原的改变也与某些病理状态的发生与发展有关。跨膜糖蛋白膜外区跨膜区胞浆区第53页/共86页根据人白细胞分化抗原胞膜外区结构特点可分为：免疫球蛋白超家族（IgSF）、细胞因子受体家族、C型凝集素超家族、整合素家族、表皮生长因子家族、补体调节蛋白结构域、肿瘤坏死因子超家族肿瘤坏死因子受体超家族等。第54页/共86页在早期的研究中,各实验室一般应用自制的特异性抗体对白细胞分化抗原进行分析和鉴定,因而对同一分化抗原的命名各不相同。后经人类白细胞分化抗原国际协作组会议决定以分化群(clusterofdifferentiation,CD)代替以往的命名,即应用以单克隆抗体鉴定为主的方法,将来自不同实验室的单克隆抗体所识别的同一白细胞分化抗原称之为CD。人CD的序号已从CD1命名至CD339,大致可划分为13个组。第55页/共86页CD的主要功能1.参与识别抗原、捕捉抗原2.促进免疫细胞与抗原或免疫分子间的相互作用，3.介导免疫细胞间、免疫细胞与基质间的黏附作用在免疫应答的识别、活化及效应阶段均发挥重要作用。第56页/共86页与T细胞识别、粘附、活化有关的CD分子

(一)TCR-CD3复合物TCR结构：由两条异源肽链构成分两类α/βTCR：α、β肽链组成（多数）

γ/δTCR：γ、δ肽链组成（少数）每条肽链均有4个结构域。

可变区(V区)：序列变异性最大，100个aa

恒定区(C区):

序列变异最小，150个aa

跨膜区（TM区）：由20个疏水性aa组成

膜内区（CY区）：由个5—15个aa组成TCR功能：是识别和结合抗原肽的作用。第57页/共86页CD3-TCRCD3分子由γ、δ、ε、ζ、η五种肽链组成。CD3分子的功能主要是稳定TCR的结构，传递T细胞活化信号。CD3与TCR在细胞表面密切结合在一起，组成TCR-CD3复合物，TCR识别抗原后，刺激信号是通过CD3转导的。第58页/共86页CD4

CD4

为单链跨膜糖蛋白，属IgSF成员。CD4的结构：是由一条肽链组成，胞膜外区有4个Ig样结构域，第一、第二个结构域与MHCⅡ类分子非多态区结合，第一个V样结构域是人类免疫缺陷病毒(HIV)受体，能与HIV的gp120结合。第59页/共86页CD4功能：1.T细胞识别抗原的辅助受体，参与信号转导。2.CD4与MHC-Ⅱ类抗原结合可增强CD4+细胞与APC或靶细胞的结合，促进T细胞的TCR-CD3复合物识别抗原，并参与细胞激活的信号传递。

第60页/共86页CD8

CD8

由α、β链构成的异二聚体，属IgSF成员，α链的V样区可与MHCⅠ类分子非多态区α结合，CD8+T细胞主要是CTL或Tc。第61页/共86页CD8

T细胞识别抗原的辅助受体，其α链膜外区能与MHC-Ⅰ类抗原非多态区的α3区结合，可增强TCR与相应抗原肽-MHC分子复合物结合后的信号转导。并进而启动MHC-I类限制性T细胞的免疫应答。

第62页/共86页CD2

又称淋巴细胞功能相关抗原2(lymphocytefunctionassociatedantigen2,LFA-2)或绵羊红细胞(SRBC)受体，为跨膜单链分子，表达于T细胞、胸腺细胞和NK细胞;CD58

又称LFA-3，分布较为广泛，CD58与CD2结合可促进T细胞的识别功能。

第63页/共86页

CD28

由二条相同多肽链组成的二聚体。几乎所有的CD4+T细胞和50％的CD8+T细胞表达CD28。转导T细胞活化的辅助信号，称为协同刺激信号或第二信号。配体是B7家族分子，CD28和B7-是最重要的协同刺激分子，提供T细胞活化所必需的协同刺激信号。CTLA-4

又称CD152，为同源二聚体表达于活化T细胞，配体亦为B7分子，CTLA-4与B7结合后介导抑制信号，使免疫应答恢复到相对平衡状态。第64页/共86页参与B细胞识别、粘附、活化有关的CD分子

B细胞是体内惟一能产生抗体的细胞，是介导体液免疫的主要细胞。在接受抗原刺激后，B细胞可识别抗原，然后活化、增殖并分化成能分泌抗体的浆细胞介导体液免疫效应。B细胞的抗原识别、活化及分化需要表面辅助分子（如BCR、CD21、CD79、CD28等）的参与。第65页/共86页BCR配体部分：特异性识别并结合抗原信号转导部分：稳定BCR结构及介导信号转导作用第66页/共86页B细胞抗原受体(BCR)是参与B细胞特异性应答的关键分子。B细胞接受抗原刺激后，BCR特异性识别并结合抗原，在识别信号和共刺激信号的共同作用下，引起胞浆内一系列生化改变及核内基因的活化、转录与表达。BCR能识别可溶性蛋白质抗原分子，所识别的是位于分子表面的决定簇，故抗原无需经APC处理，亦无需与MHC分子结合，这与TCR的识别过程明显不同。

第67页/共86页CD19/CD21/CD81B细胞活化的辅助受体，CD21通过补体C3b介导与BCR桥联,使CD19与BCR靠近,CD19促进信号转导。第68页/共86页免疫球蛋白Fc段受体

参与免疫效应的CD分子第69页/共86页IgGFC受体（IgγR）

FcγRⅢ（CD16）分布于中性粒细胞、NK细胞、巨噬细胞及激活的T细胞表面,主要介导上述细胞的ADCC作用。FcγRⅠ(CD64)是IgG高亲和力受体，主要表达于单核-巨噬细胞表面，中性粒细胞也有低水平表达。FcγR可介导ADCC，清除免疫复合物，促进吞噬细胞对颗粒性抗原的吞噬作用，以及促进吞噬细胞释放IL-1、IL-6等介质。FcγRⅡ（CD32）是IgG低亲和力受体。FcγRⅡ表达于除红细胞外的所有其他血细胞。可介导ADCC及调理吞噬，其中FcγRⅡ-B可介导免疫抑制作用。第70页/共86页IgAFc受体（IgαR）

单核-巨噬细胞、中性粒细胞，能与IgA结合，介导吞噬细胞的吞噬作用、超氧产生、释放炎症介质以及发挥ADCC。IgEFc受体（IgεR）

FcεRⅠ：肥大细胞及嗜碱性粒细胞，释放介质及脱颗粒FcεRⅡ（CD23）：

B细胞、单核细胞、嗜碱性粒细胞等细胞的表面，具有调节作用。

第71页/共86页细胞凋亡相关的CD分子参与免疫效应的CD分子CD95（Fas）T\B细胞、NK细胞、单核细胞等表面含有deathdomain,DD膜受体开式存在，也可形成可溶性分子CD178（FasL）主要分布在活化的T细胞表面二者结合，启动Caspase级联反应第72页/共86页第二节粘附分子粘附分子是由细胞产生，存在于细胞表面，介导细胞与细胞间、细胞与基质间、细胞—基质—细胞间相互结合和作用的一类分子。多数为粘蛋白或少数为糖脂组成，主要参与细胞的识别、信号传导与活化、伸展与移动、生长及分化，是免疫应答、炎症发生、血栓形成、肿瘤转移、创伤愈合等一系列重要生理和病理过程的分子基础。第73页/共86页

(一)粘附分子的种类

根据黏附分子的结构特点，目前可将其分为以下4类。此外，还有一些尚未归类的黏附分子。

1.整合素超家族(integrinsuperfamily)2.免疫球蛋白超家族(immunoglobulinsuperfamity，IgSF)3.选择凝集素家族(selectinfamily)4.钙离子依赖的细胞黏附家族（Ca2+-dependentcelladhesionmoleculefamily第74页/共86页基本结构：为异源双体（α、β两条链组成），可分为胞浆区、穿膜区、胞膜外区三部分，α、β链共同组成配体的结合点。1.整合素超家族(integrinsuperfamily)第75页/共86页分布:

①分布广泛，一种整合素可表达于多种组织。②多数细胞可同时表达数种不同的整合素分子。③不同类型的细胞表达的整合素分子的种类是不同的。④某些整合素分子表达有显著的细胞类型特异性。功能:

①介导细胞与细胞介质的粘附，使细胞得以附着而成为整体。②介导白细胞与血管内皮细胞的粘附第76页/共86页IgSF包括抗原特异性受体（TCR、BCR）、非抗原特异性受体及其配体.2.免疫球蛋白超家族(immunoglobulinsuperfamity，IgSF)主要有CD2、CD4、CD28、CD31、CD54、CD58、CD80、CD86、细胞间粘附分子（ICAM）、血管细胞粘附分子（VCAM-1）、粘膜地址素细胞粘附分子（MAdCAM-1）、免疫球蛋白超家族NK细胞受体（IgSF-NKR）。在粘附作用中，它们通常作为整合素或其他IgSF的配体第77页/共86页基本结构:穿膜糖蛋白,胞膜外区穿膜区胞浆区。胞膜外区有较高同源性。

3.选择凝集素家族(selectinfamily)血小板选择凝集素白细胞选择凝集素内皮选择凝集素第78页/共86页识别的配体:寡糖基团，唾液酸化的路易斯寡糖或类似结构的分子。配体分布较广泛，白细胞、血管内皮细胞、某些肿瘤细胞表面及血清中某些糖蛋白分子上都存在有选择素分子的配体.

3.选择凝集素家族(selectinfamil