细胞因子课件

细胞因子

Cytokine

一.细胞因子概念细胞因子（Cytokine）是指由机体各种细胞分泌的具有调控细胞生长、分化、调节免疫功能和生理反应并参与病理反应的小分子蛋白质。细胞因子从细胞中释放出来成为重要的可溶性信使蛋白，它是细胞间信号网络的组成部分。在免疫系统，这一网络调控天然免疫和特异性免疫应答中各种功能性事件，如炎症反应、防御病毒感染、特异性T、B细胞增殖及功能调节。二.细胞因子的来源各种细胞分泌产生一种细胞因子可由多种细胞产生一种细胞可产生多种细胞因子正常细胞：未活化时，产生很少；活化后，产量可提高成百上千倍；如活化的淋巴细胞、活化的单核/巨噬细胞、NK细胞、成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞等。IL-1、IL-6、IL-12、IL-18和TNF—主要由巨噬细胞产生的细胞因子肿瘤细胞如Jurkat细胞(IL-2,3)、骨髓瘤细胞(IL-6)、WEHI-3(IL-3)等。基因工程技术从工程细胞如大肠杆菌、酵母菌等产生重组细胞因子。三.细胞因子的特点1、多为小分子蛋白，多单链，少为双链、三聚体（TNF）、多含糖基。2、一般由活化的细胞产生，如细胞受到抗原和有丝分裂原刺激后产生。3、瞬时发挥作用，半衰期短。4、量微而活性强（pmol/L）。5、通过与细胞表面高亲和力受体结合发挥作用。6、多以旁分泌或自分泌，距离范围小，少数可以内分泌。7、多效性、重叠性、拮抗性、协同性、网络性：

生理调节、病理反应自分泌内分泌远距离作用旁分泌作用于比邻细胞作用于分泌细胞自身细胞因子分泌的方式血液循环IL-2IL-12TNFIL-3活化Th1细胞NK细胞干细胞肥大细胞B细胞巨噬细胞分化巨噬细胞分泌免疫球蛋白促进细胞毒性及其吞噬作用刺激所有干细胞的生长不同细胞可以产生同种细胞因子如：IL-3

多效性IL-2、IL-4、IL-5IL-4+IL-5B细胞IL-4IFN-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BBB（重叠性）TH1MjIL-4

骨髓基质细胞IL-1IL-6IL-7SCF

造血干细胞IL-1IL-6IL-11TNF-aGM-CSFG-CMFM-CSF单核细胞TH2B中性粒细胞嗜酸性粒细胞IL-1IL-8TNF-aIL-1TNF-aIL-10IL-4IL-4IL-6IL-10IL-13IL-4TGF-bIL-4IL-5IL-6IL-13IL-10TGF-bIL-4IL-4内皮细胞IL-4TcIL-4IL-2IFN-gIL-10IL-13IL-4NK1+TNK细胞IFN-gIL-2IL-2IFN-gIL-2IL-2IL-12G-CMFIFN-gGM-CSFIL-12IL-1TNF-aTGF-bPDGFFGFM-CSFGM-CSF内皮细胞纤维母细胞下丘脑IL-1TNF-aM-CSFGM-CSFIL-1IL-6TNF-aIL-4IL-6IL-4细胞因子的作用具有网络性第二节细胞因子的分类（一）根据产生细胞因子的细胞种类分类：

1、淋巴因子(lymphokines)2、单核因子(monokines)3、非淋巴因子、非单核因子/巨噬细胞产生的细胞因子：基质、血管内皮、成纤维细胞等（二）根据功能分类促炎因子;IL-1a,b;IL-6;IFN-r;TNF-a;IL-18;趋化因子趋化因子；生长因子；Th1细胞因子:IFN-r,IL-2,IL-16,IL-17,TNF-a促进细胞免疫为主Th2细胞因子:IL-4,IL-10,IL-5,IL-13辅助体液免疫为主（三）根据结构上的同源性分IL-10家族IL-17家族IL1家族TGF-β家族（四）根据细胞因子的命名分类1、白细胞介素(Interleukin,IL)2、集落刺激因子(Colony-StimulatingFactor,CSF)3、干扰素(Interferon,IFN)4、肿瘤坏死因子(Tumor-NecrosisFactor,TNF)5、趋化因子(Chemokine,CK)6、生长因子(GrowthFactor,GF)7、转化生长因子家族（TGF-b)1、白细胞介素(Interleukin,IL)1979年第二届国际淋巴因子专题讨论会上命名的，将由白细胞产生的又在白细胞之间发挥作用的细胞因子统一命名为白细胞介素，正式命名的有IL-1--IL-35。

Interleukin来自inter-leukin，意指白细胞之间信使分子，中文译为白细胞介素。

IL－2的发现使体外克隆T细胞并维持其生长成为可能。

IL-21976发现,1979年命名,1983年克隆成功IL-2含有133aa,三个半胱氨酸,58=105,125位;产生:主要由活化CD4+Th1分泌,CD8+T和NK也能产生。T细胞肿瘤细胞:如JurkatT淋巴细胞杂交瘤IL-2别名BF(blastogenicfactor);

Costimulator;

EDF(eosinophildifferentiationfactor);

KHF(killercellhelperfactor);

LMF(lymphocytemitogenicfactor);

LCMfactor(lymphocyte-conditionedmediumfactor)LPF(lymphocyteproliferationfactor);

MAF-CI(macrophage-activatingfactorforcytotoxicityI);

PFC-EA(plaqueformingcellenhancingfactor);

SCIF(secondarycytotoxicT-cellinducingfactor);

TCGF(T-cellgrowthfactor);

TCPA(Tcolony-promotingactivity);

TDF(thymocytedifferentiationfactor);

TMF(thymocytemitogenicfactor);

TMF(T-cellmaturationfactor);

TMF(T-cellmitogenicfactor);

TRF-3(T-cellreplacingfactor-3);

TSF(thymocytestimulatingfactor).1983年Taniguchi从ConA刺激的Jurkat白血病T细胞中克隆成功IL-2含有133aa，分子量为15.5kDaN端有糖基化修饰三个半胱氨酸：58、105、125位IL-2主要产生细胞：主要由活化CD4+Th1分泌,CD8+T和NK也能产生T细胞肿瘤细胞系:如人Jurkat和小鼠EL-4T淋巴细胞杂交瘤:FS6-14.13、HT-24A等IL-2受体：CD25(α)；CDl22(β)；CDl32(γc)IL-2主要生物学活性

2.干扰素(Interferon,IFN)

具有干扰病毒感染和复制功能的细胞因子。

1957年从病毒感染细胞培养中分离到一种生物活性物质，因它可以干扰其它病毒的复制而被命名为干扰素。干扰素的命名

根据来源及对酸的耐受程度，将干扰素分成I和II型：I型干扰素：IFN-α（13个亚型），IFN-β，这类干扰素耐酸，pH2活性稳定，其中白细胞产生的称白细胞干扰素，成纤维细胞产生的称成纤维干扰素。II型(IFN-γ)不耐酸，是抗原或有丝分裂原刺激PBMC产生又叫免疫干扰素；

IFN-α和IFN-β均定位9号染色体，单外显子，许多刺激剂可活化基因表达；IFN-α：病毒感染的淋巴细胞、单核/巨噬，不同亚型由不同病毒诱导；IFN-β：病毒感染的成纤维、上皮、内皮细胞产生；由于IFNmRNA的不稳定性和开放基因的迅速关闭，细胞产生IFN维持时间只有几小时。生物学活性INF-α：抗病毒，免疫调节，促进MHCI,II类分子表达；增强免疫应答水平。

IFN-β:抗病毒，抗细胞增殖,免疫调节，促进MHCIII类分子表达,增强免疫应答水平。病毒病毒复制抑制病毒复制信号转导IFN-aIFN-诱导蛋白诱导刺激胞核胞核I型干扰素α：抗病毒10–12g干扰素能在培养组织中保护一百万个细胞免受一千万个病毒颗粒的感染3.肿瘤坏死因子

(Tumornecrosisfactor,TNF)

1975年发现的一种能使肿瘤发生出血坏死的物质，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）。

1984,TNF

的cDNA得以克隆，后来相继克隆了该家族的多个成员，目前该家族成员至少有19个，构成了TNF超家族细胞因子。TNF超家族特征绝大多数成员为II型膜蛋白；在特异性金属蛋白酶作用下，形成可溶形式，活性形式多为同源三聚体；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，如CD40L。TNF-α:巨噬细胞产生；TNF-β:又称为淋巴毒素α(lymphotoxin-α，LT-α），主要由活化T细胞产生；TNF-α和TNF-β共用受体，功能相似。骨髓MjT细胞B细胞巨噬细胞中性粒细胞IL-2IL-4g-IFNTNF-a上调细胞因子产生水平（IL-2，IL-4，g-IFN，CSF）上调IL-2

受体的表达诱导分化上调抗体产生数量上调前列腺素产生水平上调细胞因子产生水平（IL-1，IL-6，IL-8，GM-CSF）趋化并活化中性粒细胞体内刺激产生CSF上调造血功能TNF-a

对淋巴组织的作用TNF-α功能广泛:为炎性因子，引起发热、诱导急性期蛋白合成、介导内毒素性休克可诱导凋亡4.集落刺激因子

(Colony-StimulatingFactor,CSF)

能够刺激多能造血干细胞和不同发育阶段的造血祖细胞增殖分化细胞因子。开始是在半固体培养基中发现这类细胞因子可以刺激细胞形成相应细胞集落。根据刺激不同造血细胞系或不同分化阶段的细胞有不同的命名G-CSF(粒细胞集落刺激因子)1983年命名,1986年克隆成功。人类有两种不同的G-CSFDNA,分别编码含207和204个氨基酸的前体蛋白。多种细胞可产生：内毒素、TNF-α、IL-1、IFN-γ活化单核/巨噬细胞可产生，刺激成纤维、内皮细胞也可产生，某些肿瘤细胞可产生。生物学活性：主要作用于中性粒细胞谱系造血细胞的增殖、分化和活化；对人粒细胞、单核细胞、成纤维、平滑肌细胞等有趋化作用。G-CSF与临床1、粒细胞减少症2、肿瘤化疗引起血细胞减少症3、贫血和骨髓发育异常综合症L-选择素SLex整合素ICAM-1粘附内皮细胞炎症趋化因子5.

趋化因子(Chemokine，CK):能使细胞发生趋化运动的小分子蛋白。趋化运动是指细胞向高浓度刺激物方向的定向运动。根据蛋白质一级结构进行分类：CXC,CC,C,CX3C亚家族Thehumanbodycontains‘cellularhighways’throughwhichcellstraveltoreachdifferentsitesororgansinthebody.

趋化因子在炎症过程中的作用

免疫细胞的分化、发育、归巢6.生长因子(Growthfactor)

具有促进不同类型细胞生长效应的细胞因子，如TGF-β、FGF、EGF、VEGF、NGF、PDGF等。VEGF(VEGF-A),VEGF-B,VEGF-C,VEGF-D,VEGF-A由8个外显子和7个内含子组成。不同的剪切具有多种变异体。以165表达丰度最高。VEGF121,VEGF165,VEGF189,VEGF206VEGF145VEGF183血管内皮生长因子(VEGF)转化生长因子（TGF-β）TGF-β超家族是一组调节细胞生长和分化的蛋白质家族,这个家族至少有25个成员，除了TGF-β外还有活化素，抑制素，骨形成蛋白，胶质细胞源性神经营养因子家族等TGF-β的命名是根据这种细胞因子能使正常的成纤维细胞的表型发生转化,即从贴壁

琼脂中生长。1985年克隆成功,哺乳动物有:TGF-β1,TGF-β2,TGF-β3,TGF-β4四个亚型,前三种为同源二聚体分子Pre-pro-TGF-βPre-pro-TGF-βNpro-TGF-βTGF-β(有活性)1、机体多种细胞都可分泌非活性状态的TGF-β。2、活化的淋巴细胞TGF-β水平增高。3、几乎所有肿瘤细胞均可检测到TGF-βmRNA。生物学活性1、抑制细胞增殖：对大多数细胞的增殖具有抑制作用，因此TGF-β具有形态发生、免疫抑制和肿瘤抑制的作用。2、促进肿瘤细胞的上皮间质变迁（EMT)的发生，促进肿瘤转移。3、对细胞表型的调节：抑制IL-2诱导T细胞表达IL2R，TfR等，抑制IFNγ诱导黑色素细胞表达MHCII抗原。4、促进Treg,Th17细胞的增殖分化。5、抑制细胞因子的产生：如TNFα/β，IFNγ，IL-4，IL-12。6、其他调节：诱导Ig向IgA类别转换，促进组织修复第四节细胞因子受体CC

CCC1C3C2C1C3C2C1C3C2C1C3C2G蛋白I类细胞因子受体II类细胞因子受体TNF-R趋化因子受体细胞因子受体绝大多数是跨膜蛋白,由胞膜外区、跨膜区、和胞浆区组成。细胞外段为识别结合细胞因子的部位，细胞内段介导受体激活后的信号转导。（一）概述与分类1.造血细胞因子受体超家族（I类）结构特征：是细胞因子受体中最大的一个家族，多数成员属于多亚单位受体，其中一种或两种亚单位多肽负责结合细胞因子膜外区序列结构相似于EpoR,即膜外N端含4个高度保守Cys,近膜侧含1个Trp-Ser-Xaa-Trp-Ser(WSXWS)的基序D2002.IFN受体家族(II类细胞因子受体家族)结构特征：两条肽链组成，胞外区Fn3样结构域由200个氨基酸残基组成，也称D200，并含有4个不连续的半胱氨酸，包括IFN和IL-10受体7个aa22个aaIL-103.TNFR超家族主要包括：TNF、Fas、CD40、神经生长因子受体等结构特征：这类受体富含半胱氨酸，在与细胞因子结合后三聚体化。胞外区有3-5个由40个氨基酸残基组成的重复亚单位；每个重复亚单位含有4-6个保守的半胱氨酸；形成“配体结合区域。

TNFRI（P55，CD120a）：胞内同源序列即“死亡结构域”TNFRII（P75，CD120b）不含死亡结构域LCOOHPM

IL-8R（

CXC-R）4、趋化因子受体超家族属于7次跨膜的G蛋白偶连受体超家族，在病毒感染、造血和肿瘤转移中发挥重要作用。CKR分类1、根据结合配体的不同，分为CXCR，CCR，XCR,CX3CR；2、根据特异性不同，分为特异性受体、共享性受体、杂合性受体（DARC：Duffy血型抗原，红细胞趋化因子受体）、孤儿受体、病毒受体等。

CKR的分类及配体

CXCR4和CCR5是HIV感染的共受体

(Coreceptors)CCR5缺失突变对嗜MØHIV病毒感染有抵抗性HIV-1病毒嗜细胞特性

与HIV有关的趋化因子受体还有CCR2,CX(3)CR1等。（二）细胞因子受体的几个特点

1.细胞因子受体共同链

细胞因子受体可以由两个或更多细胞因子受体亚单位组成异聚或多聚体形式，包括一特异性配体结合（链，低亲和力受体）和一个参与信号转导链（链，参与高亲和力受体形成和信号转导）。高亲和力IL-2受体gbgbaa低亲和力IL-2受体中等亲和力IL-2受体IL-2IL-2受体CytokinereceptorsthatsharegCsubunitandtheirfunctions.gp130参与高亲和力受体形成和信号转导，不直接参与配体结合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IL-2R亚家族的

g链缺陷，将引起SCID。2.可溶性细胞因子受体(sCKR)产生方式：大部分为膜受体脱落，如SIL-1R、SIL-2R、sTNFR、sIFNrR、sGM-CSFR、sIL-5R、sIL-6R等小部分为分泌型，如sIL-4R、sG-CSFR、sIL-5R、sIL-6R生物学活性：膜受体正常代谢途径膜受体相应配体“竞争抑制剂”

应用：检测，治疗

细胞因子主要生物学效应抗感染（细菌和病毒）肿瘤()刺激造血免疫调节作用(固有免疫；适应性免疫）其它：促进血管生成，参与炎症反应、各种细胞的生长和分化、启动凋亡免疫调节1、固有免疫：（1）DC：定向迁移（CCL3，4，5，7；CCL19，21）；促成熟（IL-1β、TNF-α）；促抗原提呈(IFN-γ)。（2）Mo/Mø：定向迁移（CCL1-8,12-15）、活化（IFN-γ，GM-CSF,M-CSF）、促抗原提呈(IFN-γ)。（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）γδT：激活（IL-1，7，12，15）。（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-γ:Th0Th1；IL-4:Th0Th2；

TGF-β，IL-6：Th0Th17；TGF-β：Th0Treg。促CTL杀伤：IL-2，6，IFN-γ。适应性免疫Cytokinesdeterminethedifferentiation

andregulatetheactivationofThcellsJinfangZhu,etal.Annu.Rev.Immunol.2010.28:445–89TNFSF部分成员，包括TNF-α，LT-α，TRAIL,FasL等，杀伤肿瘤细胞、病毒感染细胞或活化T细胞。细胞因子与临床

（一）细胞因子与疾病：细胞因子及受体缺陷细胞因子过高表达可溶性受体水平升高（二）细胞因子的检测用于判断机体免疫功能，进行疾病辅助诊断，判断病程，预后，评价治疗效果

细胞因子检测常用方法生物活性检测法(biossay)--检测细胞因子的生物学活性免疫学检测法(immnuossay)--检测细胞因子蛋白质的抗原特性分子生物学检测法-检测细胞因子的mRNA表达生物活性检测法增殖实验：应用某一细胞因子能特异刺激或抑制某些指示细胞的增殖,通过[3H]TdR摄入,MTT,反应待测细胞因子的活性水平集落形成实验：半固体培养系统,造血因子集落刺激因子诱导干细胞形成某一或某些种类的集落.直接杀伤靶细胞：[3H]TdR、51Cr释放法抗病毒活性：干扰素抑制病毒致病变的程度,计算样品中IFN的活性单位细胞趋化实验：琼脂糖中的趋化实验、微孔小室趋化实验

免疫学检测法放射免疫测定（RIA）特异Ab包被+待测样品和同位素标记的细胞因子-竟争抑制实验酶联免疫吸附实验（