细胞和分子免疫学课件模板-028(共74)

1、细胞和分子免疫学 课件模板-28,细胞和分子免疫学：六、趋化因子,六、趋化因子：,由组织细胞和微生物产生的趋化剂（chemoattractants)对白细胞的趋化作用（chemotaxis)是炎症发生过程中重要的起始步骤，也是机体防御和清除入侵病原体等异物先天性免疫功能的一个重要方面。1986年以前，“经典”的（classical)白细胞趋化物质主要有补体片段C5a、白三烯B4（leukotrinin B4,LTB4)、血小板激活因子（platelet-activating factor,PAF)和fMLP（N-formylmethionyl-leucyl-phenyl-alanine,N-甲

2、酰甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸），这些趋化物质的受体同属于G蛋白偶联受体（Gprotein-coupled receptor)。,细胞和分子免疫学：（一）趋化因子的种类,（一）趋化因子的种类：,1.趋化因子的命名1986年以来，陆续发一现了一类主要由免疫细胞产生的、具有趋化白细胞作用的细胞因子（chemoattractant cytokines或chemotacticcytokines)。在1992年第3届国际趋化因子研讨会上，绝大多数学者建议把chemoattractant(chemotactic)cytokine简称为chemokines,本书暂译名为趋化因子。,细胞和分子免疫学：（一）趋化

3、因子的种类,（一）趋化因子的种类：,趋化因子又称可诱导的小分子蛋白（small-inducible protein,SIP）、间分泌（intercrine)、细胞因子PE-4超家族（PF-4superfamily of common an-cestralcytokines)或PF-4样细胞因子（PF-4 likecytokine)等。,细胞和分子免疫学：（一）趋化因子的种类,（一）趋化因子的种类：,2.趋化因子亚族及其成员 通过基因克隆和cDNA、氨基酸序列分析，人的趋化因子超家族目前至少发现有19个成员，它们具有以下共同的特点。（1）来自同一个祖先基因（com-mon ancestral g

4、ene)。（2）成熟分子为分子量810kDa的小分子多肽。（3）可诱导性（inducible)。,细胞和分子免疫学：（一）趋化因子的种类,（一）趋化因子的种类：,（4）不同成员在氨基酸水平上有21%90%的同源性，其中不同亚族成员间同源性，其中不同亚族成员间同源性为21%31%，同一亚族不同成员间同源性为25%90%。所有趋化因子均含有4个Cys的保守基序（motif)，组成特征性的两个二硫键。第一个Cys前的N端肽段较短，约412氨基酸，第4个Cys后C端肽段较长，为1824氨基酸。,细胞和分子免疫学：（一）趋化因子的种类,（一）趋化因子的种类：,（5）其相应的受体属于G蛋白偶联受体，这类受

5、体有7个跨膜区（seven predicated transmembranedomains,STR)，在胞浆内与三个亚单位所组成的G-蛋白（heterotrimeric G protein)相偶联。 根据多肽键一级结构中第1、2两上Cys排列的方式，可将趋化因子超家族分为两个亚族（subfamily)：（1）C-X-C亚族（或亚族），除NAP-4以外，这个亚族其余成员分子中N端两个Cys之间被另一个氨基酸残基所分隔；（2）C-C亚族（或亚族），第1、2两个Cys是相连的。,细胞和分子免疫学：（一）趋化因子的种类,（一）趋化因子的种类：,两个亚族所包括的成员见表4-11。 表4-11两个趋化因子

6、亚族所包括的成员 C-X-C亚族（亚族）IL-8/NAP-1（interleukin-8/neutrophil-activating protein 1,白细胞介素8/中性粒细胞激活蛋白1）NAP2/CTAP/TG（neutrophile-activating protein 2/connectivetissue-activating peptide /-thromboglobulin，中性粒细胞激活蛋白2/结缔组织激活肽/-凝血球蛋白）NAP-4（neutrophil-activating protein 4,中性粒细胞激活蛋白4）GRO/NGSA（growth related gene /

7、melanoma growth-stimulatingactivity,生长相关基因/黑素瘤生长刺激活性）GRO（growth related gene ,生长相关基因）GRO（growth related gene /melanoma growth-stimulatingactivity,生长相关基因/黑素瘤生长刺激活性）PF-4（platelet factor-4,血小板因子-4）ENA-78（a 78-residue epithelial cell-derivedneutrophil-activator,78氨基酸上皮细胞来源的中性粒细胞活化剂）IP-10（interferon-indu

8、cible protein-10,干扰素诱生蛋白-10）Mig（monokine inducible by -interferon,干扰素诱生的单核因子）GCP-2（granulocyte chemoattractant protein-1/monocytechemotactic and activating factor,单核细胞趋化蛋白-1/单核细胞趋化和激活因子） 续表1 NCP-2/HC14（monocyte chemoatractant protein-2,单核细胞趋化蛋白-2）MCP-3/NC28（monocyte chemoattractantprotein-3,单核细胞趋化蛋白

9、-3）MIP-1/LD78（macrophage inflammatory protein-1,巨噬细胞炎症蛋白-1）MIP-1/Act-2（macrophage inflammatory protein-1,巨噬细胞炎症蛋白-1）RANTES（reduced upon activation,normal Texpressed andsecreted,正常T细胞表达和分泌，活化时表达下降的因子）1309(活化人T细胞-种基因产物，cDNA克隆并表达成功） 注：（1）NAP-2/CTAP/TG是由血小板碱性蛋白（platelet basicprotein,PBP)N端加工后形成。,细胞和分子免疫

10、学：（一）趋化因子的种类,（一）趋化因子的种类：,（2）LD78和Act-2分别是人的MIP-1和NIP-1，与小鼠源性MIP-1和NIP-1有很高同源性。 （3）GRO、GRO和GRO指基因产物。 3.趋化因子作用特点趋化因子C-X-C和C-C亚族的生物学活性有明显的差别。C-X-C亚族中，除IP-10、Nig和PF-4外，其余成员均具有趋化和激活中性粒细胞的活性。,细胞和分子免疫学：（一）趋化因子的种类,（一）趋化因子的种类：,编码这个亚族成员的基因定位于第4号染色体长臂，氨基酸水平上的同源性在25%90%。IP-10主要趋化单核细胞和T细胞。C-C亚族主要趋化和激活单核细胞和某些T细胞亚

11、群，基因定位于第17号染色体长臂，而且各成员的基因密切连锁，氨基酸水平上同源性在25%70%。两个亚族之间同源性为21%31%。,细胞和分子免疫学：（一）趋化因子的种类,（一）趋化因子的种类：,趋化因子除趋化和激活中性粒细胞、单核细胞或某些T细胞亚群外，有些成员还可趋化嗜酸性粒细胞，或趋化嗜碱性粒细胞并刺激其释放组织胺。某些趋化因子还具有刺激造血细胞、成纤维细胞、角化细胞或黑素瘤细胞的生长。趋化因子除了以游离形式发挥作用外，还可结合到细胞外基质(ECM)或内皮细胞表面，从而趋化白细胞到相应的组成或血管内皮处，聚集并激活中性粒细胞或单核细胞。,细胞和分子免疫学：（一）趋化因子的种类,（一）趋化因

12、子的种类：,下面仅就C-X-C亚族中的IL-8和GRO以及C-C亚族中MCP-1/MCAF、MIP-1、MIP-1和RANTES作一介绍。,细胞和分子免疫学：（二）IL-8,（二）IL-8：,1986年Kownatzki等首先证实了单核细胞可产生一种中性粒细胞趋化因子。嗣后，不同实验室根据这种因子不同的生物学活性有不同的命名，如中性粒细胞激活蛋白-1（neu-trophil-activating protein-1,NAP-1），单核细胞来源的中性粒细胞趋化因子（monocyte-derived neutrophil chemotactic factor,MDNCF)，单核细胞来源的中性粒细胞

13、激活肽（monocyte-derived neutrophil-activating peptide,MDNAP),中性粒细胞激活因子（neu-trophil-ac-tivating factor,NAF),中收粒细胞激活肽（neutrophil-activating peptide,NAP)，T淋巴细胞趋化因子（t lymphocyte chemotactic factor,TCF)和内皮细胞来源的中性粒细胞激活肽（endothelial-derived neutrophil-activating peptide,EDNAP)。,细胞和分子免疫学：（二）IL-8,（二）IL-8：,1988年

14、基因克隆成功，属于C-X-C亚族（亚族）成员，目前文献中多采用名称是IL-8（interleukin-8)/NAP-1。 1.IL-8的产生 （1）IL-1、TNF、LPS和PMA均能诱导单核细胞、巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞和表皮细胞等合成分泌IL-8。 （2）PHA等丝裂原活的T细胞也可产生IL-8。,细胞和分子免疫学：（二）IL-8,（二）IL-8：,（3）人类多种肿瘤细胞均可高表达 IL-8。其中甲状腺癌、鳞状细胞癌、黑素瘤等可组成性产生IL-8，而星状细胞瘤、肝癌、肾细胞癌等则需要IL-1或TNF-等刺激下才合成和分泌IL-8。 2.IL-8的分子结构IL-8分子量8.3kDa，不

15、成熟的IL-8为99个氨基酸，单核细胞产生的成熟IL-8分子主要形式为72个氨基酸，而内皮细胞产生的成熟IL-8分子主要为77个氨基酸。,细胞和分子免疫学：（二）IL-8,（二）IL-8：,在亚族中，与GRO、GRO、GRO、ENA-78和NAP-2相对有较高源性。IL-8分子含4个Cys，无N糖基化位上噗，IP8.08.5，耐热、耐碱，但对巯基化合物敏感。1988年Matsushima首次获得IL-8cDNA克隆，并在大肠杆菌和中国仓鼠卵母细胞中表达成功。,细胞和分子免疫学：（二）IL-8,（二）IL-8：,人IL-8基因定位于第4号染色体，基因组有7个外显子和3个内含子。5端上游有典型的“

16、CAT”和“TATA”盒以及AP-1结合序列和糖皮质反应元件（GRE）等结构。IL-8基因与CXC亚族中PF-4、GRO、IP-10基因相连锁成熟的IL-8分子的N端，是由蛋白酶水解的不同所致。,细胞和分子免疫学：（二）IL-8,（二）IL-8：,在体外，凝血酶或血纤维蛋白溶酶可将77氨基酸形式裂解为72氨基酸形式的IL-8，后者较前者的生物学活性要高210倍。 3.IL-8受体IL-8受体有两型：IL-8R A型（或IL-8R）和IL-8r B型（或IL-8R），两型受体在氨基酸水平上有77%同源性，最近命名为CDw128。,细胞和分子免疫学：（二）IL-8,（二）IL-8：,IL-8rA特

17、异性结合IL-8，为高亲和力，受体主要分布于中性粒细胞（每个细胞20000受体，Dd为8*10-10M）、单核细胞、T细胞和黑素瘤细胞。IL-8B除IL-8结合外，还可结合GRO、GRO和NAP-2，与IL-8、GRO、GRO和GRO结合为高亲和力。与IL-8r B结合的这5种配体分子近N端均具有一个Glu-Leu-Arg(ELR)序列，可能是与IL-8r B结合的一个重要结构。,细胞和分子免疫学：（二）IL-8,（二）IL-8：,此型受体主要分布于中性粒细胞和髓样细胞前体细胞系，如HL60细胞系。IL-8R属于G蛋白偶联受体，与fMLP受体和C5a受体有29%34%同源性。IL-8与相应受体

18、结合后可使细胞内Ca2+浓度短暂升高，百日咳杆菌毒素（IAP）可抑制IL-8的这种刺激作用，表明IAP敏感的G蛋白与IL-8受体的信号转导有关。,细胞和分子免疫学：（二）IL-8,（二）IL-8：,此外，细胞膜磷酸肌醇脂代谢和PKC也与IL-8R的信号转导有关。最近证实人红细胞膜表面Duffy抗原（gpD）可结合包括IL-8在内的多种趋化因子，这种受体还分布在肾脏和大脑，可能具有清除循环中IL-8等趋化因子的功能，在炎症发生过程中具有重要的调节作用。 4.IL-8的生物学活性 （1）趋化和激活中性粒细胞：IL-8的这种效应无明显种属特性。,细胞和分子免疫学：（二）IL-8,（二）IL-8：,动物腹腔或静脉注射IL-8可引起外周血中性粒细胞数量的增加。IL-8可使中性粒细胞外形改变，促进其脱颗粒，激活中性粒细胞并使其产生呼吸爆发（respiratoryburst)、释放超氧化物（O2-、H2O2）和溶酶体酶。局部注射IL-8可趋化中性粒细胞，并刺激中性粒细胞产生白三烯B4（LTB4）而使皮下血浆渗出，IL-8还能诱导中性粒细胞上调Macl抗原（CD11b/CD18)的表达，促进中性粒细胞粘附到内皮细胞和内皮细胞下的基质蛋白。,细胞和分子免疫学：（二）IL-8,（二）IL-8：,（2）趋化嗜碱性粒细胞，并刺激其释放组织胺，可能与速发型超敏反应的发生有关。此外，还可刺激GM-C