医学课件-趋化因子与临床(86p)

趋化因子与临床北京大学人类疾病基因中心韩文玲简介目前，近50种趋化因子得以发现，成为最大的细胞因子亚家族;趋化因子及其受体具有重要的生理意义,在炎症、肿瘤、AIDS等疾病中也发挥病理作用，趋化因子相关产品已进入临床应用研究;

目前，趋化因子的理论和应用研究是生命科学的热点之一。趋化因子研究的迅速发展趋化因子研究的标志性成果一、趋化因子及其受体简介（一）趋化因子(Chemokine)趋化因子（chemoattractantcytokines，CK）: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。（二）CK命名早期：根据CK来源、靶细胞、结构特征而命名。STCP-1/MDC:StimulatedTCellChemoattractant

Protein-1（活化T细胞趋化蛋白-1）Macrophage-DerivedChemokine（巨噬细胞来源的趋化因子）。

1999年，国际命名委员会根据CK的结构特征命名绝大多数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。…CXC……C……C……CC……C……C………C…………C……CX3C……C……C…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。CCL22/STCP-1/MDCC为半胱氨酸,X为任意氨基酸CK基因及受体的命名CK基因的命名:SCYn:SmallInducibleCytokineGeneSCYAn:CC;SCYBn:CXC;SCYCn:C;SCYDn:CX3C。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CCR1-11，CXCR1-6，XCR1和CX3CR1。

http://CXC趋化因子的名称、染色体定位及受体CC趋化因子的名称、染色体定位及受体趋化因子可分为CXC,CC,C,CX3C等4个亚家族CKs之间具有20－95％的同源性,

空间结构相似，有3个折叠，N端、C端各有1个螺旋CKR属于7次跨膜的G蛋白偶联受体超家族（GPCRs，G-proteincoupledreceptors）（二）趋化因子受体CKR的分类及配体趋化因子受体、配体及靶细胞（三）CKs的生物学活性1、趋化作用；2、上调整合素的表达、活化白细胞；3、促进细胞脱颗粒和生物活性物质释放；4、调节血管生成。CXCL8/IL-8的作用二、

CKs与疾病CK和CKR不仅具有重要的生理作用,同时也具有重要的病理作用；了解CK与疾病的关系，有可能为临床治疗提供新的思路。CKs与疾病的关系CKR与疾病CKs与炎性疾病CKs在炎性疾病中的作用机制

CKs在抵御病原感染中发挥着关键作用。

机体在病毒、LPS或IL-1、TNF等刺激下，产生大量CKs，趋化白细胞到炎性部位，并活化白细胞，抗感染或引起炎性疾病。

炎性疾病的特征：白细胞过度聚集、活化，CKs产生过多。（一）

CKs与哮喘

1、哮喘的临床特点复杂的临床综合症；肺功能改变、周围气道炎症和气道高反应性；过敏性、非过敏性、职业性哮喘等；有明显的个体差异和遗传倾向，与环境因素有重要关系。2、发病机制特异性IgE介导的Ⅰ型超敏反应；E、Ba、MC、Th2等参与；CCL3,5,7,11,22等在靶细胞的迁移、聚集、活化过程中发挥关键作用。

E:嗜酸性细胞;Ba:嗜碱性细胞;MC:肥大细胞；Th2：2型辅助性T淋巴细胞;

Mo:单核细胞;MØ:巨噬细胞。致敏阶段：变应原进入机体，产生IgE，与MC、Ba表面的高亲和力FceRI结合，机体被致敏。效应阶段：变应原再次进入，与IgE结合，FceRI交联，细胞脱颗粒，发生变态反应。3、IgE介导的哮喘反应阶段脱颗粒IgEFceRI变应原炎症反应变应原引起的脱颗粒反应4、

哮喘反应时相早期相反应：

接触变应原或环境因素几分钟之内发生，在局部激活致敏的MC，MC迅速脱颗粒，释放炎症介质，造成平滑肌扩张和腺体分泌。延迟相反应：发生于急性反应后几个小时之内，Mo、Th2、E等炎症细胞浸润，气道功能失调。慢性反应：长期反复刺激，病变部位有各种白细胞（尤其是Th2、E）浸润，伴有深层组织的累积性实质性改变。哮喘反应时相5、CKs在哮喘中的作用在哮喘的不同阶段，CKs的表达谱不同，吸引并活化E、Th2、纤维母细胞等；肺泡MØ和气道上皮细胞等是CKs的主要来源。（1）CKs在E聚集中的作用E聚集是哮喘的最重要特征之一。肺间充质MØ能够产生大量的CCL3,7,22等，使血液中的E向间充质迁移；气道上皮细胞等高表达CCL5,11，使E在气道周围聚集，CCL11对E脱颗粒具有强烈的促进作用。CKs与E在气道周围的聚集CCL11在哮喘发病中的其它重要作用促进MC前体细胞向MC分化，并促进其成熟；趋化Th2，Th2产生IL-4、IL-5，促进IgE的产生；与IL-5协同刺激髓系前体细胞向E分化；在过敏反应发作时，促进E从骨髓大量进入血液循环，出现E血症；Eot基因敲除小鼠或用抗CCL11的中和抗体进行治疗，能极大降低过敏反应时的症状和E血症。（2）CKs促进Th2细胞聚集和活化抗原特异性Th2细胞在淋巴结被活化后，高表达CCR3,4,8；炎症部位肺组织产生CCL1,11,22等，趋化Th2到炎症部位；Th2产生IL-4,5,13等，通过STAT6途径促进上皮细胞等结构细胞产生更多的CCL1,11,22，进一步趋化Th2细胞到达炎症部位，同时趋化E，出现E血症。E、Ba、M、Th2细胞均表达较高水平的CCR3Th2细胞在哮喘中的作用Th2细胞与E、Ba聚集Th2细胞分泌的IL-4、IL-13与IL-1、TNF协同作用，促进Eotaxins-1,2,3、MCP-4产生，趋化E、Ba。气道上皮细胞产生CKs，促使炎细胞的部位特异性浸润；CCL1促进气道平滑肌活化，引起气道高反应性；CCL2活化纤维母细胞，促进TGF-β表达和胶原产生，许多CKs能促进血管增生，引起气道重塑，纤维化等慢性病变。(3)CKs促进结构细胞活化，与慢性病变有关6、哮喘的生物治疗发现CKs及CCRs在哮喘发病中的作用是该领域研究的重大突破；CKs及CCRs的作用复杂，与不同阶段不同白细胞的定向迁移和局部细胞的活化有关，选取何种CK或CKR进行特异性阻断，将是比较困难的事情。目前，哮喘的治疗主要是大剂量激素疗法；特异性阻断取某种CK的作用有望减低激素的用量；动物实验结果表明特异阻断某种CK或CCR的前景并不乐观，要进行综合考虑。（二）

CKs与与AIDS

AIDS:获得性免疫缺陷综合症（AcquiredImmunodeficiencySyndrome,AIDS）AIDS由HIV-1感染引起，CCR5、

CXCR4等CKR和CD4分子是HIV-1感染人体细胞所必须的共受体。

1、

HIV病毒的特点RNA病毒；CD4+T细胞是HIV攻击的主要靶细胞,Mo\M、Dc等也可被感染。传播途径：（1）性传播；（2）注射途径；（3）垂直传播。HIV病毒感染细胞的过程2、HIV-1病毒的分类

1、嗜MØ病毒，Coreceptor为CCR5；2、嗜T病毒，Coreceptor

为CXCR4；3、双嗜性病毒，既能以CCR5，又能以CXCR4为Coreceptor；4、某些特殊的HIV毒株还可以CCR2、CCR3为Coreceptor.HIV-1病毒感染宿主细胞的过程病毒蛋白GP120与CD4高亲和力结合；构型改变，与CCR5或CXCR4作用；GP120构型进一步改变，暴露GP41，与宿主细胞膜融合，病毒进入。

3、HIV病毒造成靶细胞伤害的机制：（1）病毒的细胞毒性；（2）CTL特异杀伤HIV感染细胞；（3）抗HIV抗体通过ADCC或激活补体杀伤靶细胞。4、

AIDS的临床特点（1）机会感染：条件致病菌感染；（2）恶性肿瘤；Kaposiˊs

肉瘤或B淋巴细胞瘤；（3）神经系统疾病，如爱滋病性痴呆。5、CCR5和CXCR4的配体及表达细胞

与CXCR4相似，N端结构域和第二个胞外环状区，是病毒感染的两个功能性结合域;其配体RANTES、MIP-1能够阻断嗜MØ病毒的感染;CCR5缺失突变人群对嗜MØ病毒有很强的抵抗性。（编码区缺失32个碱基，移码突变，翻译提前终止，突变体缺少最后三个跨膜区，无功能性共受体）CCR5CCR5缺失突变与MØ病毒感染

与其它CKR相似，有一个N端结构域和三个胞外环状区；

N端结构域和第二个胞外环状区，是病毒感染的关键性部位；

该区域也是其配体SDF-1的结合区；

SDF-1可阻断CXCR4依赖性HIV-1病毒对T细胞的感染。

CXCR45、

HIV-1病毒感染的治疗

CKR是HIV-1的共受体，相应的拮抗剂可阻断病毒感染：CCL5/RANTES的N修饰，形成AOP-RANTES，抑制HIV-1病毒与CCR5结合；(2)设计与CXCL12/SDF-1有相似结构的18个AA的寡肽，作为CXCR4的拮抗剂；(3)设计富含9个精氨酸的强阳离子寡肽ALX40-4C，可抑制嗜T和双嗜病毒与带负电荷的CXCR4胞外区的结合；(4)抑制CCR5、CXCR4在细胞表面的表达：CKs与受体结合后，能快速下调相应受体表达，与CK的抗病毒作用有关。CK、CKR与HIV感染

1、肿瘤细胞器官特异性转移：

乳腺癌细胞高表达CXCR4、CCR7，CXCL12在肺、肝脏等高表达，CCL21在淋巴结高表达，CXCR4与CXCL12、CCR7与CCL21分别在乳腺癌向肺、淋巴结转移中起重要作用。

将CCR7转染不具转移性的黑色素瘤细胞并注入小鼠体内，将发生淋巴结转移；同样细胞转染CXCR4，向肺部转移。

在肿瘤细胞中，CXCR4表达最为广泛，也最有希望进入临床应用。

（三）CKs与肿瘤2、促进肿瘤细胞增殖；3、促进血管形成，加速肿瘤的扩散和转移。4、也有的CKs抑制肿瘤细胞生长，抑制血管形成，激发特异性和非特异性免疫，抑制肿瘤的生长和转移。1、自身免疫病：MS和RA等；2、动脉粥样硬化：3、移植排斥。（三）趋化因子与其它疾病1、

CKs在MS中发挥重要作用CNS的炎性病变，CCL3,4,5及CXCL9,10,11在病变组织中高表达，吸引Mo及活化的自身反应性T细胞到局部，引起病变。2、

CKs在动脉粥样硬化发病中的作用内皮细胞、平滑肌细胞产生MCP-1，趋化Neu、Mo到反应局部，粘附内皮细胞,导致局部损伤和动脉粥样硬化。CX3CR1＋T细胞也可迁移到损伤部位，发挥致病作用。CX3CR1基因缺陷人群对该病不易感。三、

CK相关药物的研发（一）CK、CK突变体：（二）CK拮抗疗法：

1、抗CK、CKR中和性抗体；2、CK类似物；3、CKR拮抗剂；4、信号转导抑制剂。

1、CCL23/MPIF-1，髓样祖细胞抑制因子

结构：MPIF-1蛋白全长99个氨基酸,分子量为11,361Da，与CCL3/MIP-1α有51%的同源性；大规模测序得到，第一个基因组药物（J.Exp.Med.1997,185:1163）。受体：CCR1

功能：炎症反应和免疫反应；对造血干细胞负调节。（一）CK及CK突变体肿瘤患者进行化疗时，保护造血干/祖细胞免受化疗药物的毒性作用；可能通过抑制造血干/祖细胞的增殖和分化而起作用；可逆性抑制造血干/祖细胞增殖，化疗结束后，可促进白细胞和血小板数量及功能的恢复；CCL23/MPIF-1曾经是HGSI公司研究进展最快，也是最有希望上市应用的新药之一；II期临床已停。重组CCL23/MPIF-1的临床应用CCL23/MIPF-1的作用机制CCL3/MIP-1与CCL23/MPIF-1作用相似，但易于形成多聚体，给临床应用带来不便；其变异体BB-10010在生理条件下以单体形式存在，可溶性好，与天然形式的功能相同，便于进行体内研究；BB-10010已进入II期临床，患者对BB-10010的耐受性好。虽然其远期疗效在研究中，但CK突变体无疑为生物治疗提供了新的思路和方法。2、重组CCL3/MIP-1变异体的临床应用1、抑制CK的产生；2、抗CK、CKR中和性抗体；3、CK类似物；4、CKR拮抗剂；5、信号转导抑制剂。（二）CK拮抗疗法治疗策略CK拮抗疗法策略

抗IL-8抗体的临床应用风湿性关节炎、银屑病：病变组织IL-8浓度高150倍；机理：趋化炎性细胞到病变部位，促进其活化；病变组织表皮细胞增殖生长因子；促血管生成作用，为病变组织提供营养。人源化的抗IL-8的单抗（ABX-IL8）：