细胞因子 (cytokine)
定义 细胞因子是由免疫系统,造血系统或炎症反应中活化细胞产生的,能调节细胞活化,分化和增殖,诱导细胞发挥功能的,
高活性多功能的多肽,蛋白质或糖蛋白 。 不包括免疫球蛋白,补体以及激素,神经肽,
酶等生理性细胞产物 。
第一节 细胞因子概论一,研究简史
1957 Isaacs 干扰素 (interferon,IFN)
1969 Dumonde 淋巴因子 (lymphokine)
单核因子 (monokine)
细胞因子 (cytokines,CK)
70~80年代,统一命名 细胞因子纯化重组
1986年 FDA批准临床应用 (IFN-?)
二,细胞因子的分类根据来源,功能和靶细胞分类根据作用分类：效应性和调节性 (刺激,抑制 )
根据细胞因子的主要生物学活性分类综合分类：
白细胞介素 (interleukines,IL)
干扰素 (inteferons,IFN)
肿瘤坏死因子 (tumor necrosis factors,TNF)
集落刺激因子 (colony-stimulating factors,CSF)
趋化因子 (chemokines)
促生长因子 (growth factors)
三,细胞因子的 一般特点
1,分子和产生,是分子量约 8～ 80kD的低分子分泌蛋白质,常被糖基化 。 天然细胞因子大多由活化细胞产生,经过适当刺激后迅速合成和分泌,刺激停止后很快停止合成并被迅速降解 。 一种细胞分泌可多种细胞因子,一种细胞因子可由多种不同类型的细胞产生并可作用于多种不同类型的靶细胞 。
2,生物学作用,一种细胞因子可具有多种生物学活性,不同细胞因子常有相似的生物学活性 。 主要参与和调节免疫反应,炎症反应以及形态发生和发育 。 作用有双重性：生理调节和抗御疾病,在某些情况下可导致和 (或 )促进疾病的发生发展 。
3.作用特点,细胞因子的作用无抗原特异性；
生物学效应强,极微量 (pM)的细胞因子就可产生生物学效应,主要在局部发挥短暂作用 。
作用方式 主要有：
旁分泌 (paracrine) 作用于邻近的靶细胞自分泌 (autocrine) 作用于分泌该 CK的细胞本身近分泌 (juxtacrine) 膜 CK与膜受体直接作用内分泌 (endocrine) 经体液作用于远处靶细胞
4.细胞因子受体,细胞因子与靶细胞上的相应受体特异结合,受体介导细胞因子的作用－－ 通过信号传导,增强或抑制相关基因表达,
从而发挥生物学效应 。
细胞因子与受体的亲和力极高 (微量高效 ),细胞因子可共用受体或受体共用信号传导链 (作用相似 )。
5.细胞因子网络,通过生物学活性的拮抗、
相加或协同，相互调节合成和分泌，相互调控受体表达，从而在生物整体中显示不同的生物学效应。 构成细胞因子网络 (network)。
TH0
TH2
TH1
IFN-g
IL-2
TNF-?
IL-4
IL-5
IL-6
IL-10化脓菌、蛋白质等细胞内寄生菌、病毒等
DC1
IL-12++
DC2
IL-12+/-
体液免疫细胞免疫抑制起始阶段 促进效应阶段四,细胞因子的 临床应用
IFN-? 治疗毛细胞白血病,慢性髓样白血病和
Kaposi肉瘤等以及尖锐湿疣,慢性乙肝,慢性丙型肝炎和 AIDS等病毒性疾病,效果良好 。
IFN-b 多发性硬化症病人缓解期和复发,对丙肝,多发性硬化症和黄斑变性症等也有治疗作用 。
IFN-g 治疗慢性肉芽肿和类风湿性关节炎 。 还可用于治疗生殖器疣和过敏性皮炎 。
IL-2 治疗转移性肾细胞癌,对某些免疫缺陷病有一定疗效,还可作用免疫佐剂 。 IL-2和 LAK细胞或 TIL细胞合用治疗实体瘤的疗效仍待评价 。
G-CSF 与化疗药物联合治疗非造血系统肿瘤时,
可减轻化疗药物抑制造血系统的副作用 。 还可用于自身骨髓移植和治疗再生障碍性贫血 。
GM-CSF 在用自身骨髓移植法治疗淋巴瘤和急性淋巴细胞白血病时,可提高治疗效果 。 在其它用自身或同种骨髓移植治疗疾病疗效不理想时,
加用 GM-CSF可改善疗效 。 其他用途同 G-CSF。
促红素 (EPO) 用于治疗各种贫血,例如慢性肾衰,肿瘤,化疗,AIDS,类风湿关节炎和药物引起的贫血 。 在手术回输自身血液前使用以增加输血效果 。
TNF,IL-12,TPO等第二节 细胞因子及其生物学活性一,白细胞介素 (interleukines,IL)
白细胞介素的概念和特点概念：由各种白细胞产生的,介导细胞间相互作用的细胞因子 。
特点：除少数外,大多在氨基酸序列,结构,理化特点和生物学活性方面均不相同 。
完全按发现顺序命名 。 特点同细胞因子 。
IL-1～ IL-18 (IL-4和 IL-13,IL-2和 IL-15)
白细胞介素 1(IL-1)
IL-1包括 3种,IL-1?,IL-1b和 IL-1g (IL-1ra)，
分别由不同基因编码 。 主要由髓样细胞 (其中单核巨噬细胞最重要 )和淋巴细胞产生 。
IL-1分子量 17kD,pI 5.2的是 IL-1?,pI 7.0的是
IL-1b,同源序列,Fx10FxSLx2Px2LLxT,氨基酸同源性 26%,但受体相同,生物学活性基本相同 。
IL-1前体 没有信号肽,在胞浆中或细胞膜上,被
ICE从 Asp↓酶切后释放活性 IL-1。
IL-1受体拮抗剂 (IL-1ra或 IL-1g) 结合 IL-1受体但不能活化受体,可竞争性抑制 IL-1的作用 。
IL-1R有两种,IL-1RⅠ 和 IL-1RⅡ,分别优势表达于不同细胞 。
AAAAAAAAAAAAA
信号肽
AAAAAAAAAAAAA
酶解释放
AAAAAAAAAAAAA
ICE(IL-1b转换酶 )
IL-1bmRNA
IL-1b前体成熟 IL-1b
翻译修饰
(胞浆内 )
(分泌 )
IL-1的生物学功能
1,介导炎症反应,致热原 通过 PEG2和白三烯致热 。 诱导释放 (快反应 )或诱导环氧化酶合成 (慢反应 )。 对 炎症细胞 诱导 PMN释放,诱导
PMN和 Mf趋化和产生炎症介质 。 感染性休克诱导多种小分子,引起 细胞粘附,DIC和 SIRS。
2,免疫调节作用：促进 T细胞和 B细胞增殖,
活化和功能,增强 CTL和 NK的杀伤活性 。
3,调节代谢：致负氮平衡,降低食欲,降低血糖等 。
4,其它：对神经内分泌和造血系统均有影响 。
可能治疗,IL-1－ 老年性痴呆,多发性硬化等 。
IL-1ra－ 败血症休克和其它炎性疾病白细胞介素 2(IL-2)
IL-2(15～ 17kD)或称 T细胞生长因子 (TCGF),
主要由 T细胞和 NK细胞 产生 。
IL-2R有三条链,?链 (CD25)与 IL-2特异性结合,
b链 也结合 IL-2并有信号传递功能,g链 是主要的信号传递链,许多细胞因子受体都有 g链 (gc)。
亲和力和信号,?低 ―,?b高－,bg中 →,?bg高 →
结合模式：活化 T细胞表达?bg,?b →?bIL-2 →
bgIL-2→ 反应后解离 。 NK和 Mf表达 bg。
可溶性 IL-2R可抑制 IL-2的活性 。
IL-2的生物学活性,
主要通过自分泌和旁分泌方式作用于局部靶细胞,表现出显著的 免疫增强作用 。
IL-2是激活 T细胞并促进 T细胞增殖 (由 G1期进入 S期 )的最重要的细胞因子 。 (TCGF)
B细胞增殖,分化和合成抗体 。
诱导多种细胞因子产生和细胞因子受体表达,
刺激 NK细胞增殖,增强 NK细胞杀伤功能,
诱导产生新杀伤细胞－ LAK和 TIL。
诱导 Mf增殖,分化并增强其杀伤活性 。
IL-2可治疗肿瘤,感染和免疫功能低下等 。
白细胞介素 4(IL-4)
IL-4(15kD)主要由 Th2细胞和早期 T细胞 产生 。
IL-4R由特异性结合 IL-4的?链和 gc组成,gc传递信号 。
IL-4的生物学活性,
促进活化 B细胞增殖,增强 B细胞表达 MHC-Ⅱ
类分子,诱导 IgG1和 IgE类抗体产生 。
促进 T细胞增殖和 CTL产生,但抑制 T细胞表达
IL-2受体,抑制 Th1细胞产生 IL-2,IFN-g,TNF-?
等,从而抑制细胞免疫功能 。
诱导 NK增殖,但抑制 IL-2诱导 NK增殖的作用 。
协同 IL-3刺激 肥大细胞 增殖,激活单核巨噬细胞的杀伤功能等 。
IL-4与 Ⅰ 型过敏反应的发生有关 。
白细胞介素 5(IL-5)
IL-5的活性形式是二硫键连接的 寡二聚体,
主要由 Th2细胞产生 。
IL-5R由特异性结合 IL-5的?链和 bc组成,
bc传递信号 。 可溶性 IL-5R能抑制 IL-5的作用 。
IL-5的生物学活性,
诱导 B细胞增殖,分化,促进 IgM和 IgA类抗体 的产生和分泌 。
促进嗜酸性粒细胞增殖,分化并能激活已成熟的嗜酸性粒细胞杀伤寄生虫 。
诱导造血前体细胞分化,诱导 CTL成熟,增强 NK和 CTL的杀伤作用 。
可能用于治疗体液免疫缺陷和寄生虫感染 。
白细胞介素 (IL-6)
IL-6分子量 19～ 28kD,由单核巨噬细胞等多种细胞产生 。
IL-6R是异二聚体,?链是 IL-6特异性的结合受体,b链 (gp130)为多种细胞因子受体共有的信号传递受体 。 IL-6的不同效应与靶细胞的不同信号传递途径有关 。 可溶性 IL-6R
可防止 IL-6降解并促进 IL-6的活性 。
IL-6的生物学活性,免疫增强作用 (T,B、
NK,Mf),促进造血,增强神经内分泌功能,
诱导急性期蛋白 参与炎症反应,调节肿瘤细胞生长等 。
IL-6可治疗血小板减少,骨质疏松等 。 抗
IL-6抗体可能治疗类风湿关节炎 。
白细胞介素 (IL-7)
IL-7由 152个氨基酸组成,主要由胸腺和骨髓中的基质细胞产生 。
IL-7R是异二聚体,?链是 IL-7特异性的结合受体,g链 (gc)即 IL-2R的 g链,是信号传递链 。
IL-7的生物学活性,诱导前 T细胞和前 B细胞发育成熟,gc缺陷患者表现为严重联合免疫缺陷 。 在外周,IL-7可诱导 CTL活性 和 NK增殖为 LAK,诱导 Mf产生细胞因子和杀伤能力,
促进嗜酸性粒细胞和血小板产生 。 IL-7还与皮肤发育有关 。
IL-7用于肿瘤免疫治疗应注意其对某些肿瘤的生长促进作用 。
白细胞介素 9(IL-9)
IL-9分子量 25～ 49kD,pI 10,由 Th2细胞和肥大细胞产生 。
IL-9R的?链与 IL-9高亲和力结合,其胞浆部分可结合其它信号分子,gc参与 IL-
9R的信号传递 。
IL-9的主要生物学活性是与 GM-CSF和
IL-3一起促进胚胎造血,协同 IL-3和 IL-4
促进肥大细胞生长并增强其活性,协同 IL-
4诱导 IgE和 IgG产生,促进 CD4+ T细胞生长并可能发展成肿瘤 。
白细胞介素 10(IL-10)
IL-10或称细胞因子合成抑制因子 (CSIF),其活性形式是非共价键连接的寡二聚体,主要由 Th2细胞产生,炎症反应时则主要由单核巨噬细胞产生 。
IL-10R为异二聚体,可抑制多种信号传递途径 。
IL-10的 生物学活性,
抑制 Th1细胞和 NK产生 IL-2,IFN-g,TNF-?，
抑制细胞免疫 。 但能增强 NK和 CTL的杀伤作用 。
促进 B细胞增殖,分化和产生 IgG,IgA和 IgM。
抑制 Mf产生 IL-12和吞噬消化功能,抑制 APC提呈抗原 。
IL-10可能用于治疗各种炎症和自身免疫病 。
白细胞介素 11(IL-11)
IL-11分子量 23～ 24kD,pI 11.7,主要由骨髓基质细胞产生 。
IL-11R的?链与 IL-11特异性结合但不传递信号,b链即 gp130。 因此 IL-11与 IL-6有相似的活性 。
IL-11的主要生物学活性是与其它细胞因子协同促进造血,诱导急性期蛋白,增加脂肪积聚 。
临床实验证明,IL-11可增加化疗病人的血小板和中性粒细胞,且副作用比 IL-6低 。
白细胞介素 12(IL-12)
IL-12也称为 NK细胞刺激因子 (NKSF),主要由
APC产生 。 IL-12是二硫键连接 35kD(p35)和 40kD
(p40)两条链组成的异二聚体,细胞产生 p40远多于
p35,且 p40竞争性拮抗二聚体 IL-12(p70)的活性 。
IL-12R由 b1和 b2两条链组成,均类似 IL-6R的 b
链 (gp130),可传递信号 。 受体与 p40结合 。
IL-12的生物学活性包括,刺激 NK和 T细胞增殖并诱导它们分泌 IFN-g,诱导 CTL成熟和发挥杀伤效应,促进造血功能,抗肿瘤血管生成等 。
IL-12用于治疗肿瘤有很好的前景,还可能用于治疗病毒,细菌和疟原虫感染 。
IL-13(P600)与 IL-4 同源,主要由活化的 Th2细胞产生 。 IL-13R的?链即 IL-4R的?链,也是信号传递链,IL-13R还有与 gc不同的 p60-70和 (或 ) p45受体链 。 IL-13的 生物学活性与 IL-4相似 。
IL-14(HMW-BCGF)主要由活化 T细胞产生,可诱导 B细胞增殖和抑制促分裂原诱导的抗体产生 。
IL-15与 IL-2同源,由单核细胞等多种细胞产生 。
IL-15R的?链与 IL-2R的?链同源,两受体共用 b和 g
链 。 能促进 T,B,NK细胞增殖和分化,增强这些细胞的功能,有望用于治疗肿瘤和感染性疾病 。
IL-16是 CD4+ 细胞的趋化因子 (LCF),由 CD8+ T
细胞产生,以四聚体发挥作用 。 IL-16R是 CD4分子 。
IL-16可能与 CD4+ 细胞浸润的肉芽肿反应,类风湿关节炎,哮喘等有关 。
IL-17(CTLA-8)主要由 CD4+ 的记忆 T细胞产生,
可能与 T细胞诱导的炎症反应有关,可能 参与 T细胞与造血系统的相互作用 。
IL-18 是干扰素诱生因子 (IGIF),主要由活化的巨噬细胞产生,能诱导 Th1细胞产生 IFN-g,促进 T
细胞增殖和增强 NK活性,其作用 强于 IL-12并与
IL-12有协同作用 。
转化生长因子 b(TGF-b)
transforming growth factor-b
TGF-b的活性形式是二硫键连接的寡二聚体,至少有 5种异构体 (TGF-b 1~5)。 TGF-b前体形成二聚体后被酶解成 TGF-b和潜在相关多肽 (LAP),再与潜在 TGF-b结合蛋白 (LTBP)形成 无活性的复合物 而分泌 。 在特定组织中酶解释放活性 TGF-b。
几乎所有细胞 (包括活化的 T细胞和单核巨噬细胞 )均可分泌 TGF-b。
TGF-b R至少有 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ 三条链,均有丝 /苏氨酸激酶活性 。 Ⅰ 和 Ⅱ 组成活性受体,但传递不同信号,介导不同功能,TGF-b抑制细胞增殖功能需要 Ⅱ 型受体链,而 Ⅰ 型受体链与 TGF-b对细胞外基质的作用有关 。
ss Furin酶酶解聚合
TGF-b
潜在相关多肽
ssss
组合潜在 TGF-b结合蛋白：
介导分泌抑制活性触发释放分泌
TGF-b的生物学活性抑制作用,抑制骨髓干细胞的增殖与分化；抑制大多数免疫功能,如抑制 NK和 T细胞活性,抑制 CTL和 LAK细胞生成,抑制 B细胞增殖和抗体产生 (但促进 IgA分泌 )；抑制大多数细胞因子产生；
抑制巨噬细胞功能等 。
促进作用,促进间质来源细胞 (成纤维细胞,肌细胞,平滑肌细胞,成骨细胞,角质细胞等 )增殖和功能 。 诱导或抑制 (白蛋白 )急性期蛋白产生 。
趋化作用,诱导多种细胞趋化,抑制内皮细胞迁移 。
在体内能促进细胞外基质再生,调节炎症反应,
抑制免疫和调节肿瘤生长 。
可用于治疗多种溃疡和促进创伤恢复 。
干扰素 (inteferon,IFN)
IFN是一族具有抗病毒,调节细胞生长和分化,
调节免疫功能的活性蛋白质 。 天然制剂是混合物 。
(几个第一 )
分类,Ⅰ 型 IFN,IFN-?,IFN-b,IFN-w,IFN-t
Ⅱ 型 IFN,IFN-g
根据 结构同源性生物学活性 (受体 ),抗病毒活性调节免疫和细胞生长理化特点,pH2处理,60℃ 1小时处理来源,白细胞 (?),成纤维细胞 (b)，
淋巴细胞 (g),滋养层 (t)
IFN-?和 IFN-b
IFN-?有 20多种亚型,均为 165～ 166肽,
两对二硫键是活性必需的 。 共有
IFN(infergen)活性高 。
IFN-?主要由外周血白细胞产生,病毒,
polyI:C,双股 RNA,LPS和多种细胞因子可诱导其产生 。
IFN-b只有一对二硫键,结构与 IFN-?有较大不同,主要由成纤维细胞,上皮细胞产生 。
受体,
有两种,IFN?R和 IFN?/bR,两者都传递信号,但以 IFN?/bR为主 。 IFN?/bR的信号传递与 JAK/STAT途径有关 (Janus
family kinase/signal transductor and
activator of transcription)。 IFN?/bR诱导多种活性分别介导 IFN-?的作用 。
-Y
-Y
JakSTATSH2
ST
ATY-
-Y-
-Y- P
P
ST
AT-Y-P
Jak和 STAT
通过 SH2结合受体的磷酸酪氨酸
-Y-
-Y- P
P
Jak磷酸化 STAT
的酪氨酸残基
-Y-
-Y- P
P
ST
ATY-
催化下一个
P
ST
AT-Y-P
-Y-
磷酸化的 STAT二聚体化,
进入细胞核调节基因表达
-Y-
-Y- P
P
ITAM
磷酸化
-Y
-Y
细胞因子交联受体细胞因子 Jak STAT
IFN-?/b Jak-1,Tyk-2 STAT1,STAT2
IFN-g Jak-1,Jak-2 STAT1?
IL-2 Jak-1,Jak-3 STAT5,(STAT3)
IL-3 Jak-1,Jak-2 STAT5
IL-4 Jak-1,Jak-2 or Jak-3 STAT6
IL-5 Jak-1,Jak-2 STAT5
IL-6 Jak-1,Jak-2,Tyk-2 STAT1,STAT3
IL-7 Jak-1,Jak-3 STAT5
IL-10? STAT1,STAT3
IL-12 Jak-2,Tyk-2 STAT3,STAT4
IL-13 Jak-2 STAT6
IL-15 Jak-1,Jak-3 STAT5,STAT3
GM-CSF Jak-1,Jak-2 STAT5
G-CSF Jak-1,Jak-2 STAT3
IFN的 生物学活性一,抗病毒作用诱导细胞产生多种抗病毒蛋白
2’,5’ A合成酶：被双股 RNA激活后合成
2’,5’ A,2’,5’A激活 RNA酶 L裂解病毒
RNA。
PKR被双股 RNA激活后,磷酸化 eIF2的?
亚基,抑制蛋白翻译 。 (抗病毒,抗肿瘤 )
Mx由 I型 IFN诱导,抗特定病毒 (流感 )。
诱导 MHC分子表达,促进抗病毒免疫 。
二,调节细胞生长作用抑制增殖 (对造血系统肿瘤的抑制作用强 ),促进分化,抑制前癌基因表达,均有例外 。
三,免疫调节作用增强细胞免疫,CTL活性,迟发型过敏反应,
NK活性 (双相 )。
协助抗体产生增强 Mf的吞噬能力和杀伤能力促进细胞因子产生诱导 MHC-Ⅰ 和 -Ⅱ 类分子表达增加 。
应用：毛细胞白血病,Kaposi肉瘤,黑色素瘤,
T细胞白血病,硬化性脑炎,各种慢性肝炎 。
IFN-b主要用于治疗多发性硬化 。
IFN-g
IFN-g以二或四聚体表现活性,主要由淋巴细胞
(Th1,CTL,NK)产生 。
受体有?,b两条链,b链传递主要信号 。
生物学活性,
抗病毒作用：低于 IFN-?；
2’,5’A； 诱导病毒抗原表达 。
调节细胞生长作用：
免疫调节作用,>> IFN-?； 抑制 Th2因子产生应用：治疗类风湿关节炎,慢性肉芽肿病 。
IFN-?的毒副作用与剂量,输入途径和用药时间有关 。
流感样症候群 (疲劳,厌食,恶心呕吐,
肌痛,腹泻和头痛 ) 最常见；大多有厌食；
全血减少；神经系统的副作用包括思维减慢,注意力不集中,记忆力减退,甚至嗜睡,昏睡和精神错乱；有肾毒性,引起蛋白尿,导致肾病综合症和肾衰；常有血清转氨酶中等升高 。 高剂量 IFN-?还能引起低血压,心动过速,皮疹和外周神经病变 。
上述副反应在停药后快速,完全恢复 。
肿瘤坏死因子 (TNF)
tumor necrosis factor
TNF是能引起肿瘤组织出血坏死并有多方面功能的细胞因子 。
TNF家族,TNF-?,TNF-b(LT),LT-b、
FasL,CD40L,TRAIL等 。 主要特点是：
除 NGF和 TNF-b是分泌性蛋白外,均属 Ⅱ
型膜蛋白 (C端在膜外 ),胞浆部分短,以三聚体表现活性 。
TNFR家族,TNFRp55,TNFRp75、
Fas,CD40,DR等 。 主要特点是：
胞外区有富含 Cys的约 40个氨基酸残基的结构域,胞浆部分有或没有死亡区,以三聚体表现活性 。
TNF-?
TNF-?以三聚体表现活性,主要由单核巨噬细胞产生,TNF-?前体首先表达的细胞膜上,膜型
TNF有近分泌作用 。 细胞活化时,膜型 TNF被蛋白酶水解释放分泌性 TNF-?。
TNFR有两种,均以三聚体表现活性 。 p55的胞浆部分有死亡区 (DD),介导 TNF-?诱导细胞凋亡的功能； p75没有死亡区,只表达于活化的淋巴细胞和 APC,介导 TNF-?激活 T细胞,抑制造血和调节细胞活性的功能 。
可溶性 TNFRp55和 TNFRp75在低剂量时可稳定 TNF,高剂量时抑制 TNF的活性 。
TNFR Fas
TRADD FADD
FLICE
Caspase9
Caspase3
Apoptosis
Ced3/ICE-like proteinase
Ceramide
DNA fragmentation
TRAF-1/2 TRAP-1/2
TRAK
PC-PLC DAG
Proliferation
NIK
JNKIkB
NFkB AP-1
Proliferation
TRADD,TNFRp55-associated death domain protein
FLICE,FADD-like ICE protein
ICE,interleukin1b-conserting enzyme
TRAK,TNF receptor-associated kinase (protein,factor)
TNF受体家族相关的信号传递
TNFRp75 Fas/CD95TNFRp55
TRAF
NIK,MEKK1
IKK JNK
NFkB AP-1
AIP
TRAF2
TRAP
FAN
caspase8
TRADD
caspase2
TNF TNF FasL
RIP FADD
FADD
CAP3
caspase3
DEDD
ApoptosisProliferation
Ⅰ
Mitochondrion
PKC
caspase8
Ⅱ
caspase9Apaf-1Cyt c
TANK
GCKR
PARP,DNA-PKcs,
U1-70kD,hnRNP等
？
Bcl-2
Bcl-XL
TNF-?的生物学活性对细胞：诱导敏感细胞凋亡,抑制红,粒系肿瘤生长,促进成纤维细胞生长 。
抑制造血,促进炎症,增强细胞免疫,抑制体液免疫 。
对血管和凝血：促进粘附分子表达,促进粘附,
抑制纤溶,抑制内皮细胞功能,促进血管内凝血,
引起 SIRS。 引起肿瘤组织血管坏死 。
其它：促进外周脂肪分解,引起恶液质,调节激素产生,诱导低血压性休克,诱导多种细胞因子产生 。
TNF的副作用包括寒战,发热,流感样症状,实验室指标异常,低血压,毛细血管渗漏综合症和中枢神经系统症状 。
TNF-b：
又称淋巴毒素 (lymphotoxin,LT),以三聚体表现活性 。 作用同 TNF-?。
趋化因子 (chemokine)
趋化因子 是一类能诱导细胞定向移动到因子化学浓度较高部位的小分子细胞因子
(5～ 10kD),不但有趋化作用,也可激活靶细胞 。
趋化因子有 50多种,根据氨基酸序列中近 N
端 Cys的情况,将趋化因子分为 4个家族：
CXC(?)趋化因子 (IL-8,NAP-2,GRO等 )
CC(b)趋化因子 (MCP,MIP,RANTES等 )
C(g)趋化因子 (淋巴细胞趋化素单半胱氨酸模块 1(SCM-1))。
CX3C趋化因子 (神经趋化素 )
还有很多物质有趋化作用,例如补体裂解片断,fMLP(甲酰甲硫氨酰亮氨酰苯丙氨酰 )、
PAF,TGF-b等 。
CXC趋化因子,基因主要在 4q12-21
------CxC----------------C---------------C-------------
根据 CXC前有无谷酰 -亮 -精 (ELR),分为 ELR组
(主要诱导 中性粒细胞 趋化并激活之 )和 非 ELR组
(主要诱导 淋巴细胞 趋化并激活之 )。
CC趋化因子,基因主要在 17q11-32
------CC----------------C---------------C-------------
主要诱导 单核巨噬细胞和粒细胞 趋化并激活之,
参与免疫调节和炎症反应 。
C趋化因子,趋化和激活 淋巴细胞
------C----------------C---------------C-------------
CX3C:诱导 单核细胞和淋巴细胞 趋化和粘附 。
------CxxxC--------------C-------------C-------------
趋化因子受体 是 7次穿膜蛋白 (7TM),属 G蛋白偶联受体,其作用机理：
PLCgPLCb
PI(4,5)P2G蛋白 信号传递分子
PI3 DAG
Ca2+
CN
NFAT
PKC
NFkB
CAMK Ⅳ /Gr
Op18 NFkB JNK
Raf-1
ERK
Rap1
JNK
PI3-K
其它磷脂酶离子通道腺苷酸环化酶磷酸二脂酶等趋化因子受体
CXCR1 IL-8 CCR1 MIP1,RANTES
CXCR2 IL-8,NAP2等 CCR2 MCP
CXCR3 IP-10等 CCR3 eotaxin,RANTES
CXCR4 SDF-1,HIV CCR4 TARC
CXCR5 BCA-1 CCR5 MIP,HIV等
CX3CR1 fractakine CCR6 LARC
DARC IL-8,MCP1 CCR7 ELC
RANTES CCR8 I-309
趋化因子研究方法琼脂糖中的趋化实验
a
b
微孔小室中的趋化实验
Boyden小室 48 孔装置 96孔装置上室：含细胞下室：含待测趋化因子膜上
A
B
顶板底板螺母硅垫片螺丝集落刺激因子
(colony-stimulating factor)
能诱导造血细胞在半固体琼脂系统中呈克隆生 长 的 因 子 统 称 为 集 落 刺 激 因 子 (colony-
stimulating factor,CSF) 。
粒细胞集落刺激因子 (G-CSF)
巨噬细胞集落刺激因子 (M-CSF)
粒细胞 -巨噬细胞集落刺激因子 (GM-CSF)
多功能集落刺激因子 (multi-CSF或 IL-3)
红细胞生成素 (erythropoietin,EPO)
血小板生成素 (theombopoietin,TPO)
集落形成实验半固体琼脂糖 (0.3%)培养系统加入待测 CSF
培养
GM-CSF(granulocyte-macrophage
colony-stimulating factor)
主要由 T细胞和巨噬细胞产生,能够诱导粒细胞前体和巨噬细胞前体细胞呈集落性生长 (即形成集落 )；对粒细胞系和单核细胞系细胞,有维持存活,促进生长,诱导分化和增强功能等作用 。
在血中双相分布 (T1/2 10min,85min)
副作用：面红,发热,骨痛,肌肉疼痛,
疲倦,不适应环境,局部可能有皮疹 。
临床应用：
① 改善各种急,慢性中性粒细胞减少状态,
促进骨髓和外周干细胞的扩增和转运；
② 在无或低中性粒细胞状态时诱导血液中性粒细胞增加,作为抗微生物感染的辅助治疗；
③ 通过促进肿瘤细胞分化,补充白细胞数以增加化疗药物的效应和增强机体免疫能力达到抗肿瘤的目的 。
G-CSF(granulocyte colony-stimulating
factor)
由多种细胞产生 。 促进骨髓造血细胞增殖分化形成粒细胞集落,诱导中性粒细胞的终末分化和增强中性粒细胞的功能 。
治疗骨髓再生不良,化疗后改善造血,其它中性粒细胞减少症 。
M-CSF(macrophage colony-stimulating
factor)
由多种细胞产生 。 诱导巨噬细胞的前体细胞增殖分化为巨噬细胞,对蜕膜细胞,
滋养层细胞,小胶质细胞和成骨细胞也有调节作用 。
EPO(erythropoietin)
主要由肾脏产生 。 维持红细胞造血前体细胞的存活并促进其分裂,诱导晚期 BFU-E
和 CFU-E生长和分化成为成熟的红细胞,
对红细胞的血红素化 也 很重要 。
治疗连续透析的慢性肾衰病人,AIDS病人接受骨髓抑制性治疗后,慢性肾衰贫血非何杰金淋巴瘤,肿瘤引起的贫血,肿瘤化疗引起的贫血,早产儿贫血,类风湿关节炎引起的贫血等 。 副作用小第二节 细胞因子受体
cytokine receptor(CKR)
细胞因子通过结合细胞表面的细胞因子受体发挥作用 。 膜结合型细胞因子受体
(mCKR)可介导细胞因子对靶细胞的作用 。
可溶性细胞因子受体 (sCKR)对细胞因子发挥功能有不同的影响 。
一,膜结合细胞因子受体 (mCKR)
大多数是单链多肽,均有胞外区 (细胞因子结合区 ),跨膜区 (疏水性氨基酸富含区 )和胞内区
(信号传导区 )。 IL-8和趋化因子的受体则有 7个穿膜区,称为 7TM
有些 mCKR两条以上多肽链 (IL-2受体由?、
b和 g 3条链组成 )。 多链 mCKR由?链特异性结合配体,其它链传导信号 。 一些 mCKR共用相同的信号传导链,例如 IL-3,GM-CSF和 IL-5
的受体共用 b链 (bc)； IL-2,IL-4,IL-7,IL-9
和 IL-15的受体共用 g链 (gc)； IL-6,LIF,IL-
11等受体共用 gp130。
cccc
wsxws
造血生长因 免疫球蛋 TNF受 IFNR 趋化因子子受体家族 白超家族 体家族 家族 受体家族
IL-2Rb bc IL-6R IL-1R
IL-3R IL-4R G-CSFR
IL-5R? gc gp130
IL-9R IL-7R LIFR
GM-CSFR
EPOR
CNTFR
PDGFR TNFR IFN-?R
M-CSFR NGFR IFN-gR
SCFR Fas IL-10R
bFGFR CD27
c-kit CD30
CD40 DX40
膜外膜内
(一 ) 造血生长因子受体超家族特点,胞外区有 200个氨基酸残基组成的同源区,其 N端有 4个保守的半胱氨酸残基 (约占 60 AA)，
C端有一个 WSXWS(色 -丝 -任意 -色 -丝 )的结构域 (约
30 AA),对受体折叠和发挥生物学效应至关重要 。
分为 2类：
① 单链高亲和力受体 没有激酶活性但能将信号传导入细胞内,例如 EPOR,G-CSFR和 IL-4R；
② 多链受体之一 。 亲和力较低,通过其它膜分子传递信号,IL-6R,IL-11R和 CNTFR→gp 130
GM-CSFR,IL-3R和 IL-5R的?链 → b链 (bc)
(二 ) 免疫球蛋白超家族该超家族受体具有 免疫球蛋白样的结构域,
包括 IL-1R等 。 M-CSFR,PDGFR和 SCFR等的胞外区具有免疫球蛋白样的功能区,其胞内区有蛋白酪氨酸激酶 (PTK)活性,可介导细胞内信号传递,又归类于 PTK超家族 。
Ig样结构域,70～ 110个 AA,二硫键连接,
6～ 7个 b片层反平行形成中心疏水的桶状结构 。
有 V,C1,C2等亚家族 。
(三 ) TNF受体家族或称神经生长因子受体超家族 。 胞外区由富含
Cys的四个类似的区域 (每区域含 6个 Cys)重复组成约 160 AA的同源区 。 包括 TNFRp55,TNFRp75、
NGFR,CD27,CD30,OX40,4-1BB和 Fas等
(四 ) 趋化因子受体家族其特征是有 7个穿膜区的单链受体,由于发挥作用有赖于 G蛋白的参与,又称为 G蛋白偶联受体超家族 。
(五 ) IFNR家族
IFN?R的胞外区有 2个约 200个氨基酸残基组成的独特的结构域,IFNgR和 IL-
10R只有一个 。
有些细胞因子受体具有多个超家族的特征 。
细胞因子受体作用特点,
细胞因子受体与细胞因子结合后,通过不同的方式将信号传导入细胞内 。 细胞因子受体信号主要由 JAK/STAT途径传递,还可 引起细胞内发生不同蛋白质的磷酸化,肌醇磷酸代谢变化,钙离子变化等 。 一些受体本身就有激酶活性,例如 M-CSF,SCF,EPO,PDGF、
FGF,EGF,IGF-1,HGF,TGF-b等 的受体 。 另一些受体没有蛋白激酶活性,但结合配体以后能活化其它有激酶活性的膜蛋白或胞浆内激酶,间接发挥作用 。
二、可溶性细胞因子受体在多种体液 (血清,腹水或尿 )和细胞培养液中可以检测出可溶性细胞因子受体 。
产生原理,
1.细胞因子受体基因在转录时发生 拼接变化,
使得 mRNA中缺乏编码穿膜区的部分,例如 IL-4R?、
IL-5R?,IL-6R(IL-12p40),IL-7R?,IL-9R,GM-
CSFR?,G-CSFR?,EPOR,LIFR?,EGFR和 IFN-?R
等可溶性受体；
2.膜受体的细胞外部分被膜上的某些酶或细胞外酶 酶解脱落,进入细胞外液,例如 IL-1RⅡ,
IL-2R?,IL-6R?,IL-6Rb(gp130),IFN-?R,
TNFRp55,TNFRp70,M-CSFR,SCFR,CNTFR?、
NGFR和 PDGFR等可溶性受体 。
(二 )可溶性受体的 生物学作用
1,竞争性抑制作用 可拮抗 CK的生物学作用 。
2,载体作用 sCKR与 CK结合后可防止 CK被降解或清除；或减少游离 CK浓度,从而调节 CK在体液中的浓度；或将 CK运载到靶组织发挥效应 。
3,反馈抑制作用 即反馈抑制膜结合型受体的表达 。
4,介导 CK结合膜受体 一些 sCKR与 CK结合后能促进 CK与膜受体的结合并诱导受体传递信号 。 例如 IL-6R与 gp130。
具体功能与 sCKR的 浓度和作用的时机有关 。 低浓度 sTNFR可通过载体作用稳定 TNF,高浓度时则抑制 TNF的生物学作用 。
细胞因子研究方法概论研究细胞因子的方法可分为 三大类,
活性 ① 生物活性检测法 (bioassay)研究细胞因子的生物学活性；
② 免疫学检测法 (immunoassay)
检测细胞因子的抗原特性；
③ 分子生物学方法检测细胞因子 mRNA的表达 。 也研究细胞因子的 DNA(重组,表达调控等 )。
研究细胞因子受体及其信号传递研究细胞因子与细胞之间的关系生物活性检测法 基于细胞因子的生物学效应,反映了细胞因子在生物体内的活性状态 。 例如,IL-2、
TNF,CSF,IL-8等 。 测定细胞分泌的蛋白质间接了解活性 。
中和抗体是区分不同细胞因子的最可靠的手段 。
生物样品中还可能存在着可溶性细胞因子受体,
细胞因子结合蛋白,细胞因子抑制物或受体拮抗剂,这些物质也会干扰细胞因子与受体的结合,
影响生物活性检测法的结果 。
细胞因子调节细胞生长活性的检测细胞因子对细胞生长的作用包括诱导增殖 (IL-2、
IL-4等 )或抑制生长 (TNF等 )两方面,无论检测哪方面的活性都需要有敏感性强,特异性高,培养方便的 靶细胞 (或细胞株 ),简便,快速,敏感,重复性好的 测定细胞数的方法,可靠的 对照 (标准品,
阴性对照 )。
检测细胞数的方法：
同位素 [3H]TdR掺入法 TdR→TTP 18hr
[125I]UdR掺入法
cpm与细胞数成正比酶学检测法 (MTT,MTS,LDH等 )
MTT → formazan(蓝紫色结晶 )→比色颜色深度与细胞数成正比染料法 (中性红,结晶紫 )→ 比色直接计数 (台盼蓝 )→镜检
FACS
细胞因子抑制病毒诱导的细胞病变的检测法加入样品接种细胞 病毒攻击细胞病变未建立抗病毒状态建立抗病毒状态 细胞未病变染色、直接镜检免疫学检测法 (ELISA,RIA等 )检测细胞因子的蛋白质的抗原性,具有微量,简单和快速等优点 。
变性分子,裂解片断,人工假象,单体和聚合分子 。
试剂 (主要是抗体 )或检测过程的差异也可能导致不同的结果 。 免疫学方法和生物学活性检测法从不同角度反映细胞因子的存在,联合使用较好 。
荧光激活细胞分类仪 (fluorescence activated cell
sorting machines,FACS)检测细胞表面分子 。
竞争抑制实验 (固相 )
竞争 检测加入定量标记细胞因子包被 结合加入待测细胞因子洗涤免疫放射测定法 (IRMA)
标记抗体 需要洗涤 双抗体夹心法对抗体的要求：针对不同表位,单抗与多抗双抗体夹心法包被 结合加入待测细胞因子 直接 法 间接 法 ABC法 间接ABC法同源 ELISA
寡聚细胞因子包被 结合加入待测细胞因子加底物显色加底物显色加入标记二抗 结合分子生物学方法 测定细胞因子 mRNA(PCR,原位杂交,Northern印迹试验和斑点杂交试验 )。
克隆和表达,基因治疗,转基因技术和基因敲除
(knockout)技术等都要用到分子生物学方法 。
基因表达的顺式调控和反式调控 。
待测 mRNA的 PCR产物条带竞争性产物条带分子量标准样品 mRNA
竞争性模板以上三种检测方法的结果 不一定完全平行 。 有时细胞虽然表达细胞因子的 mRNA,但并不产生细胞因子 。 一些细胞只产生细胞因子的一条多肽链,而只有聚合的细胞因子才有生物学活性 。 细胞如果同时产生细胞因子和细胞因子可溶性受体,
用生物学活性检测法测出的活性可能就很低 。 因此,应根据不同的目的选用不同的方法,最好用几种方法检测同样的样品,可以了解更多的信息 。
影响结果的因素血清或滑液的粘度 (稀释,透明质酸酶 )。 sCKR，
肝素 (FGF),白蛋白或?2巨球蛋白 。 激活细胞体外释放细胞因子,细胞因子抑制物或可溶性细胞因子受体等 。 反复冻溶或剧烈振摇常会影响细胞因子的结构 。 假阳性 (架桥物质 )和假阴性 (遮盖,前体,
变性 )
定义 细胞因子是由免疫系统,造血系统或炎症反应中活化细胞产生的,能调节细胞活化,分化和增殖,诱导细胞发挥功能的,
高活性多功能的多肽,蛋白质或糖蛋白 。 不包括免疫球蛋白,补体以及激素,神经肽,
酶等生理性细胞产物 。
第一节 细胞因子概论一,研究简史
1957 Isaacs 干扰素 (interferon,IFN)
1969 Dumonde 淋巴因子 (lymphokine)
单核因子 (monokine)
细胞因子 (cytokines,CK)
70~80年代,统一命名 细胞因子纯化重组
1986年 FDA批准临床应用 (IFN-?)
二,细胞因子的分类根据来源,功能和靶细胞分类根据作用分类：效应性和调节性 (刺激,抑制 )
根据细胞因子的主要生物学活性分类综合分类：
白细胞介素 (interleukines,IL)
干扰素 (inteferons,IFN)
肿瘤坏死因子 (tumor necrosis factors,TNF)
集落刺激因子 (colony-stimulating factors,CSF)
趋化因子 (chemokines)
促生长因子 (growth factors)
三,细胞因子的 一般特点
1,分子和产生,是分子量约 8～ 80kD的低分子分泌蛋白质,常被糖基化 。 天然细胞因子大多由活化细胞产生,经过适当刺激后迅速合成和分泌,刺激停止后很快停止合成并被迅速降解 。 一种细胞分泌可多种细胞因子,一种细胞因子可由多种不同类型的细胞产生并可作用于多种不同类型的靶细胞 。
2,生物学作用,一种细胞因子可具有多种生物学活性,不同细胞因子常有相似的生物学活性 。 主要参与和调节免疫反应,炎症反应以及形态发生和发育 。 作用有双重性：生理调节和抗御疾病,在某些情况下可导致和 (或 )促进疾病的发生发展 。
3.作用特点,细胞因子的作用无抗原特异性；
生物学效应强,极微量 (pM)的细胞因子就可产生生物学效应,主要在局部发挥短暂作用 。
作用方式 主要有：
旁分泌 (paracrine) 作用于邻近的靶细胞自分泌 (autocrine) 作用于分泌该 CK的细胞本身近分泌 (juxtacrine) 膜 CK与膜受体直接作用内分泌 (endocrine) 经体液作用于远处靶细胞
4.细胞因子受体,细胞因子与靶细胞上的相应受体特异结合,受体介导细胞因子的作用－－ 通过信号传导,增强或抑制相关基因表达,
从而发挥生物学效应 。
细胞因子与受体的亲和力极高 (微量高效 ),细胞因子可共用受体或受体共用信号传导链 (作用相似 )。
5.细胞因子网络,通过生物学活性的拮抗、
相加或协同，相互调节合成和分泌，相互调控受体表达，从而在生物整体中显示不同的生物学效应。 构成细胞因子网络 (network)。
TH0
TH2
TH1
IFN-g
IL-2
TNF-?
IL-4
IL-5
IL-6
IL-10化脓菌、蛋白质等细胞内寄生菌、病毒等
DC1
IL-12++
DC2
IL-12+/-
体液免疫细胞免疫抑制起始阶段 促进效应阶段四,细胞因子的 临床应用
IFN-? 治疗毛细胞白血病,慢性髓样白血病和
Kaposi肉瘤等以及尖锐湿疣,慢性乙肝,慢性丙型肝炎和 AIDS等病毒性疾病,效果良好 。
IFN-b 多发性硬化症病人缓解期和复发,对丙肝,多发性硬化症和黄斑变性症等也有治疗作用 。
IFN-g 治疗慢性肉芽肿和类风湿性关节炎 。 还可用于治疗生殖器疣和过敏性皮炎 。
IL-2 治疗转移性肾细胞癌,对某些免疫缺陷病有一定疗效,还可作用免疫佐剂 。 IL-2和 LAK细胞或 TIL细胞合用治疗实体瘤的疗效仍待评价 。
G-CSF 与化疗药物联合治疗非造血系统肿瘤时,
可减轻化疗药物抑制造血系统的副作用 。 还可用于自身骨髓移植和治疗再生障碍性贫血 。
GM-CSF 在用自身骨髓移植法治疗淋巴瘤和急性淋巴细胞白血病时,可提高治疗效果 。 在其它用自身或同种骨髓移植治疗疾病疗效不理想时,
加用 GM-CSF可改善疗效 。 其他用途同 G-CSF。
促红素 (EPO) 用于治疗各种贫血,例如慢性肾衰,肿瘤,化疗,AIDS,类风湿关节炎和药物引起的贫血 。 在手术回输自身血液前使用以增加输血效果 。
TNF,IL-12,TPO等第二节 细胞因子及其生物学活性一,白细胞介素 (interleukines,IL)
白细胞介素的概念和特点概念：由各种白细胞产生的,介导细胞间相互作用的细胞因子 。
特点：除少数外,大多在氨基酸序列,结构,理化特点和生物学活性方面均不相同 。
完全按发现顺序命名 。 特点同细胞因子 。
IL-1～ IL-18 (IL-4和 IL-13,IL-2和 IL-15)
白细胞介素 1(IL-1)
IL-1包括 3种,IL-1?,IL-1b和 IL-1g (IL-1ra)，
分别由不同基因编码 。 主要由髓样细胞 (其中单核巨噬细胞最重要 )和淋巴细胞产生 。
IL-1分子量 17kD,pI 5.2的是 IL-1?,pI 7.0的是
IL-1b,同源序列,Fx10FxSLx2Px2LLxT,氨基酸同源性 26%,但受体相同,生物学活性基本相同 。
IL-1前体 没有信号肽,在胞浆中或细胞膜上,被
ICE从 Asp↓酶切后释放活性 IL-1。
IL-1受体拮抗剂 (IL-1ra或 IL-1g) 结合 IL-1受体但不能活化受体,可竞争性抑制 IL-1的作用 。
IL-1R有两种,IL-1RⅠ 和 IL-1RⅡ,分别优势表达于不同细胞 。
AAAAAAAAAAAAA
信号肽
AAAAAAAAAAAAA
酶解释放
AAAAAAAAAAAAA
ICE(IL-1b转换酶 )
IL-1bmRNA
IL-1b前体成熟 IL-1b
翻译修饰
(胞浆内 )
(分泌 )
IL-1的生物学功能
1,介导炎症反应,致热原 通过 PEG2和白三烯致热 。 诱导释放 (快反应 )或诱导环氧化酶合成 (慢反应 )。 对 炎症细胞 诱导 PMN释放,诱导
PMN和 Mf趋化和产生炎症介质 。 感染性休克诱导多种小分子,引起 细胞粘附,DIC和 SIRS。
2,免疫调节作用：促进 T细胞和 B细胞增殖,
活化和功能,增强 CTL和 NK的杀伤活性 。
3,调节代谢：致负氮平衡,降低食欲,降低血糖等 。
4,其它：对神经内分泌和造血系统均有影响 。
可能治疗,IL-1－ 老年性痴呆,多发性硬化等 。
IL-1ra－ 败血症休克和其它炎性疾病白细胞介素 2(IL-2)
IL-2(15～ 17kD)或称 T细胞生长因子 (TCGF),
主要由 T细胞和 NK细胞 产生 。
IL-2R有三条链,?链 (CD25)与 IL-2特异性结合,
b链 也结合 IL-2并有信号传递功能,g链 是主要的信号传递链,许多细胞因子受体都有 g链 (gc)。
亲和力和信号,?低 ―,?b高－,bg中 →,?bg高 →
结合模式：活化 T细胞表达?bg,?b →?bIL-2 →
bgIL-2→ 反应后解离 。 NK和 Mf表达 bg。
可溶性 IL-2R可抑制 IL-2的活性 。
IL-2的生物学活性,
主要通过自分泌和旁分泌方式作用于局部靶细胞,表现出显著的 免疫增强作用 。
IL-2是激活 T细胞并促进 T细胞增殖 (由 G1期进入 S期 )的最重要的细胞因子 。 (TCGF)
B细胞增殖,分化和合成抗体 。
诱导多种细胞因子产生和细胞因子受体表达,
刺激 NK细胞增殖,增强 NK细胞杀伤功能,
诱导产生新杀伤细胞－ LAK和 TIL。
诱导 Mf增殖,分化并增强其杀伤活性 。
IL-2可治疗肿瘤,感染和免疫功能低下等 。
白细胞介素 4(IL-4)
IL-4(15kD)主要由 Th2细胞和早期 T细胞 产生 。
IL-4R由特异性结合 IL-4的?链和 gc组成,gc传递信号 。
IL-4的生物学活性,
促进活化 B细胞增殖,增强 B细胞表达 MHC-Ⅱ
类分子,诱导 IgG1和 IgE类抗体产生 。
促进 T细胞增殖和 CTL产生,但抑制 T细胞表达
IL-2受体,抑制 Th1细胞产生 IL-2,IFN-g,TNF-?
等,从而抑制细胞免疫功能 。
诱导 NK增殖,但抑制 IL-2诱导 NK增殖的作用 。
协同 IL-3刺激 肥大细胞 增殖,激活单核巨噬细胞的杀伤功能等 。
IL-4与 Ⅰ 型过敏反应的发生有关 。
白细胞介素 5(IL-5)
IL-5的活性形式是二硫键连接的 寡二聚体,
主要由 Th2细胞产生 。
IL-5R由特异性结合 IL-5的?链和 bc组成,
bc传递信号 。 可溶性 IL-5R能抑制 IL-5的作用 。
IL-5的生物学活性,
诱导 B细胞增殖,分化,促进 IgM和 IgA类抗体 的产生和分泌 。
促进嗜酸性粒细胞增殖,分化并能激活已成熟的嗜酸性粒细胞杀伤寄生虫 。
诱导造血前体细胞分化,诱导 CTL成熟,增强 NK和 CTL的杀伤作用 。
可能用于治疗体液免疫缺陷和寄生虫感染 。
白细胞介素 (IL-6)
IL-6分子量 19～ 28kD,由单核巨噬细胞等多种细胞产生 。
IL-6R是异二聚体,?链是 IL-6特异性的结合受体,b链 (gp130)为多种细胞因子受体共有的信号传递受体 。 IL-6的不同效应与靶细胞的不同信号传递途径有关 。 可溶性 IL-6R
可防止 IL-6降解并促进 IL-6的活性 。
IL-6的生物学活性,免疫增强作用 (T,B、
NK,Mf),促进造血,增强神经内分泌功能,
诱导急性期蛋白 参与炎症反应,调节肿瘤细胞生长等 。
IL-6可治疗血小板减少,骨质疏松等 。 抗
IL-6抗体可能治疗类风湿关节炎 。
白细胞介素 (IL-7)
IL-7由 152个氨基酸组成,主要由胸腺和骨髓中的基质细胞产生 。
IL-7R是异二聚体,?链是 IL-7特异性的结合受体,g链 (gc)即 IL-2R的 g链,是信号传递链 。
IL-7的生物学活性,诱导前 T细胞和前 B细胞发育成熟,gc缺陷患者表现为严重联合免疫缺陷 。 在外周,IL-7可诱导 CTL活性 和 NK增殖为 LAK,诱导 Mf产生细胞因子和杀伤能力,
促进嗜酸性粒细胞和血小板产生 。 IL-7还与皮肤发育有关 。
IL-7用于肿瘤免疫治疗应注意其对某些肿瘤的生长促进作用 。
白细胞介素 9(IL-9)
IL-9分子量 25～ 49kD,pI 10,由 Th2细胞和肥大细胞产生 。
IL-9R的?链与 IL-9高亲和力结合,其胞浆部分可结合其它信号分子,gc参与 IL-
9R的信号传递 。
IL-9的主要生物学活性是与 GM-CSF和
IL-3一起促进胚胎造血,协同 IL-3和 IL-4
促进肥大细胞生长并增强其活性,协同 IL-
4诱导 IgE和 IgG产生,促进 CD4+ T细胞生长并可能发展成肿瘤 。
白细胞介素 10(IL-10)
IL-10或称细胞因子合成抑制因子 (CSIF),其活性形式是非共价键连接的寡二聚体,主要由 Th2细胞产生,炎症反应时则主要由单核巨噬细胞产生 。
IL-10R为异二聚体,可抑制多种信号传递途径 。
IL-10的 生物学活性,
抑制 Th1细胞和 NK产生 IL-2,IFN-g,TNF-?，
抑制细胞免疫 。 但能增强 NK和 CTL的杀伤作用 。
促进 B细胞增殖,分化和产生 IgG,IgA和 IgM。
抑制 Mf产生 IL-12和吞噬消化功能,抑制 APC提呈抗原 。
IL-10可能用于治疗各种炎症和自身免疫病 。
白细胞介素 11(IL-11)
IL-11分子量 23～ 24kD,pI 11.7,主要由骨髓基质细胞产生 。
IL-11R的?链与 IL-11特异性结合但不传递信号,b链即 gp130。 因此 IL-11与 IL-6有相似的活性 。
IL-11的主要生物学活性是与其它细胞因子协同促进造血,诱导急性期蛋白,增加脂肪积聚 。
临床实验证明,IL-11可增加化疗病人的血小板和中性粒细胞,且副作用比 IL-6低 。
白细胞介素 12(IL-12)
IL-12也称为 NK细胞刺激因子 (NKSF),主要由
APC产生 。 IL-12是二硫键连接 35kD(p35)和 40kD
(p40)两条链组成的异二聚体,细胞产生 p40远多于
p35,且 p40竞争性拮抗二聚体 IL-12(p70)的活性 。
IL-12R由 b1和 b2两条链组成,均类似 IL-6R的 b
链 (gp130),可传递信号 。 受体与 p40结合 。
IL-12的生物学活性包括,刺激 NK和 T细胞增殖并诱导它们分泌 IFN-g,诱导 CTL成熟和发挥杀伤效应,促进造血功能,抗肿瘤血管生成等 。
IL-12用于治疗肿瘤有很好的前景,还可能用于治疗病毒,细菌和疟原虫感染 。
IL-13(P600)与 IL-4 同源,主要由活化的 Th2细胞产生 。 IL-13R的?链即 IL-4R的?链,也是信号传递链,IL-13R还有与 gc不同的 p60-70和 (或 ) p45受体链 。 IL-13的 生物学活性与 IL-4相似 。
IL-14(HMW-BCGF)主要由活化 T细胞产生,可诱导 B细胞增殖和抑制促分裂原诱导的抗体产生 。
IL-15与 IL-2同源,由单核细胞等多种细胞产生 。
IL-15R的?链与 IL-2R的?链同源,两受体共用 b和 g
链 。 能促进 T,B,NK细胞增殖和分化,增强这些细胞的功能,有望用于治疗肿瘤和感染性疾病 。
IL-16是 CD4+ 细胞的趋化因子 (LCF),由 CD8+ T
细胞产生,以四聚体发挥作用 。 IL-16R是 CD4分子 。
IL-16可能与 CD4+ 细胞浸润的肉芽肿反应,类风湿关节炎,哮喘等有关 。
IL-17(CTLA-8)主要由 CD4+ 的记忆 T细胞产生,
可能与 T细胞诱导的炎症反应有关,可能 参与 T细胞与造血系统的相互作用 。
IL-18 是干扰素诱生因子 (IGIF),主要由活化的巨噬细胞产生,能诱导 Th1细胞产生 IFN-g,促进 T
细胞增殖和增强 NK活性,其作用 强于 IL-12并与
IL-12有协同作用 。
转化生长因子 b(TGF-b)
transforming growth factor-b
TGF-b的活性形式是二硫键连接的寡二聚体,至少有 5种异构体 (TGF-b 1~5)。 TGF-b前体形成二聚体后被酶解成 TGF-b和潜在相关多肽 (LAP),再与潜在 TGF-b结合蛋白 (LTBP)形成 无活性的复合物 而分泌 。 在特定组织中酶解释放活性 TGF-b。
几乎所有细胞 (包括活化的 T细胞和单核巨噬细胞 )均可分泌 TGF-b。
TGF-b R至少有 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ 三条链,均有丝 /苏氨酸激酶活性 。 Ⅰ 和 Ⅱ 组成活性受体,但传递不同信号,介导不同功能,TGF-b抑制细胞增殖功能需要 Ⅱ 型受体链,而 Ⅰ 型受体链与 TGF-b对细胞外基质的作用有关 。
ss Furin酶酶解聚合
TGF-b
潜在相关多肽
ssss
组合潜在 TGF-b结合蛋白：
介导分泌抑制活性触发释放分泌
TGF-b的生物学活性抑制作用,抑制骨髓干细胞的增殖与分化；抑制大多数免疫功能,如抑制 NK和 T细胞活性,抑制 CTL和 LAK细胞生成,抑制 B细胞增殖和抗体产生 (但促进 IgA分泌 )；抑制大多数细胞因子产生；
抑制巨噬细胞功能等 。
促进作用,促进间质来源细胞 (成纤维细胞,肌细胞,平滑肌细胞,成骨细胞,角质细胞等 )增殖和功能 。 诱导或抑制 (白蛋白 )急性期蛋白产生 。
趋化作用,诱导多种细胞趋化,抑制内皮细胞迁移 。
在体内能促进细胞外基质再生,调节炎症反应,
抑制免疫和调节肿瘤生长 。
可用于治疗多种溃疡和促进创伤恢复 。
干扰素 (inteferon,IFN)
IFN是一族具有抗病毒,调节细胞生长和分化,
调节免疫功能的活性蛋白质 。 天然制剂是混合物 。
(几个第一 )
分类,Ⅰ 型 IFN,IFN-?,IFN-b,IFN-w,IFN-t
Ⅱ 型 IFN,IFN-g
根据 结构同源性生物学活性 (受体 ),抗病毒活性调节免疫和细胞生长理化特点,pH2处理,60℃ 1小时处理来源,白细胞 (?),成纤维细胞 (b)，
淋巴细胞 (g),滋养层 (t)
IFN-?和 IFN-b
IFN-?有 20多种亚型,均为 165～ 166肽,
两对二硫键是活性必需的 。 共有
IFN(infergen)活性高 。
IFN-?主要由外周血白细胞产生,病毒,
polyI:C,双股 RNA,LPS和多种细胞因子可诱导其产生 。
IFN-b只有一对二硫键,结构与 IFN-?有较大不同,主要由成纤维细胞,上皮细胞产生 。
受体,
有两种,IFN?R和 IFN?/bR,两者都传递信号,但以 IFN?/bR为主 。 IFN?/bR的信号传递与 JAK/STAT途径有关 (Janus
family kinase/signal transductor and
activator of transcription)。 IFN?/bR诱导多种活性分别介导 IFN-?的作用 。
-Y
-Y
JakSTATSH2
ST
ATY-
-Y-
-Y- P
P
ST
AT-Y-P
Jak和 STAT
通过 SH2结合受体的磷酸酪氨酸
-Y-
-Y- P
P
Jak磷酸化 STAT
的酪氨酸残基
-Y-
-Y- P
P
ST
ATY-
催化下一个
P
ST
AT-Y-P
-Y-
磷酸化的 STAT二聚体化,
进入细胞核调节基因表达
-Y-
-Y- P
P
ITAM
磷酸化
-Y
-Y
细胞因子交联受体细胞因子 Jak STAT
IFN-?/b Jak-1,Tyk-2 STAT1,STAT2
IFN-g Jak-1,Jak-2 STAT1?
IL-2 Jak-1,Jak-3 STAT5,(STAT3)
IL-3 Jak-1,Jak-2 STAT5
IL-4 Jak-1,Jak-2 or Jak-3 STAT6
IL-5 Jak-1,Jak-2 STAT5
IL-6 Jak-1,Jak-2,Tyk-2 STAT1,STAT3
IL-7 Jak-1,Jak-3 STAT5
IL-10? STAT1,STAT3
IL-12 Jak-2,Tyk-2 STAT3,STAT4
IL-13 Jak-2 STAT6
IL-15 Jak-1,Jak-3 STAT5,STAT3
GM-CSF Jak-1,Jak-2 STAT5
G-CSF Jak-1,Jak-2 STAT3
IFN的 生物学活性一,抗病毒作用诱导细胞产生多种抗病毒蛋白
2’,5’ A合成酶：被双股 RNA激活后合成
2’,5’ A,2’,5’A激活 RNA酶 L裂解病毒
RNA。
PKR被双股 RNA激活后,磷酸化 eIF2的?
亚基,抑制蛋白翻译 。 (抗病毒,抗肿瘤 )
Mx由 I型 IFN诱导,抗特定病毒 (流感 )。
诱导 MHC分子表达,促进抗病毒免疫 。
二,调节细胞生长作用抑制增殖 (对造血系统肿瘤的抑制作用强 ),促进分化,抑制前癌基因表达,均有例外 。
三,免疫调节作用增强细胞免疫,CTL活性,迟发型过敏反应,
NK活性 (双相 )。
协助抗体产生增强 Mf的吞噬能力和杀伤能力促进细胞因子产生诱导 MHC-Ⅰ 和 -Ⅱ 类分子表达增加 。
应用：毛细胞白血病,Kaposi肉瘤,黑色素瘤,
T细胞白血病,硬化性脑炎,各种慢性肝炎 。
IFN-b主要用于治疗多发性硬化 。
IFN-g
IFN-g以二或四聚体表现活性,主要由淋巴细胞
(Th1,CTL,NK)产生 。
受体有?,b两条链,b链传递主要信号 。
生物学活性,
抗病毒作用：低于 IFN-?；
2’,5’A； 诱导病毒抗原表达 。
调节细胞生长作用：
免疫调节作用,>> IFN-?； 抑制 Th2因子产生应用：治疗类风湿关节炎,慢性肉芽肿病 。
IFN-?的毒副作用与剂量,输入途径和用药时间有关 。
流感样症候群 (疲劳,厌食,恶心呕吐,
肌痛,腹泻和头痛 ) 最常见；大多有厌食；
全血减少；神经系统的副作用包括思维减慢,注意力不集中,记忆力减退,甚至嗜睡,昏睡和精神错乱；有肾毒性,引起蛋白尿,导致肾病综合症和肾衰；常有血清转氨酶中等升高 。 高剂量 IFN-?还能引起低血压,心动过速,皮疹和外周神经病变 。
上述副反应在停药后快速,完全恢复 。
肿瘤坏死因子 (TNF)
tumor necrosis factor
TNF是能引起肿瘤组织出血坏死并有多方面功能的细胞因子 。
TNF家族,TNF-?,TNF-b(LT),LT-b、
FasL,CD40L,TRAIL等 。 主要特点是：
除 NGF和 TNF-b是分泌性蛋白外,均属 Ⅱ
型膜蛋白 (C端在膜外 ),胞浆部分短,以三聚体表现活性 。
TNFR家族,TNFRp55,TNFRp75、
Fas,CD40,DR等 。 主要特点是：
胞外区有富含 Cys的约 40个氨基酸残基的结构域,胞浆部分有或没有死亡区,以三聚体表现活性 。
TNF-?
TNF-?以三聚体表现活性,主要由单核巨噬细胞产生,TNF-?前体首先表达的细胞膜上,膜型
TNF有近分泌作用 。 细胞活化时,膜型 TNF被蛋白酶水解释放分泌性 TNF-?。
TNFR有两种,均以三聚体表现活性 。 p55的胞浆部分有死亡区 (DD),介导 TNF-?诱导细胞凋亡的功能； p75没有死亡区,只表达于活化的淋巴细胞和 APC,介导 TNF-?激活 T细胞,抑制造血和调节细胞活性的功能 。
可溶性 TNFRp55和 TNFRp75在低剂量时可稳定 TNF,高剂量时抑制 TNF的活性 。
TNFR Fas
TRADD FADD
FLICE
Caspase9
Caspase3
Apoptosis
Ced3/ICE-like proteinase
Ceramide
DNA fragmentation
TRAF-1/2 TRAP-1/2
TRAK
PC-PLC DAG
Proliferation
NIK
JNKIkB
NFkB AP-1
Proliferation
TRADD,TNFRp55-associated death domain protein
FLICE,FADD-like ICE protein
ICE,interleukin1b-conserting enzyme
TRAK,TNF receptor-associated kinase (protein,factor)
TNF受体家族相关的信号传递
TNFRp75 Fas/CD95TNFRp55
TRAF
NIK,MEKK1
IKK JNK
NFkB AP-1
AIP
TRAF2
TRAP
FAN
caspase8
TRADD
caspase2
TNF TNF FasL
RIP FADD
FADD
CAP3
caspase3
DEDD
ApoptosisProliferation
Ⅰ
Mitochondrion
PKC
caspase8
Ⅱ
caspase9Apaf-1Cyt c
TANK
GCKR
PARP,DNA-PKcs,
U1-70kD,hnRNP等
？
Bcl-2
Bcl-XL
TNF-?的生物学活性对细胞：诱导敏感细胞凋亡,抑制红,粒系肿瘤生长,促进成纤维细胞生长 。
抑制造血,促进炎症,增强细胞免疫,抑制体液免疫 。
对血管和凝血：促进粘附分子表达,促进粘附,
抑制纤溶,抑制内皮细胞功能,促进血管内凝血,
引起 SIRS。 引起肿瘤组织血管坏死 。
其它：促进外周脂肪分解,引起恶液质,调节激素产生,诱导低血压性休克,诱导多种细胞因子产生 。
TNF的副作用包括寒战,发热,流感样症状,实验室指标异常,低血压,毛细血管渗漏综合症和中枢神经系统症状 。
TNF-b：
又称淋巴毒素 (lymphotoxin,LT),以三聚体表现活性 。 作用同 TNF-?。
趋化因子 (chemokine)
趋化因子 是一类能诱导细胞定向移动到因子化学浓度较高部位的小分子细胞因子
(5～ 10kD),不但有趋化作用,也可激活靶细胞 。
趋化因子有 50多种,根据氨基酸序列中近 N
端 Cys的情况,将趋化因子分为 4个家族：
CXC(?)趋化因子 (IL-8,NAP-2,GRO等 )
CC(b)趋化因子 (MCP,MIP,RANTES等 )
C(g)趋化因子 (淋巴细胞趋化素单半胱氨酸模块 1(SCM-1))。
CX3C趋化因子 (神经趋化素 )
还有很多物质有趋化作用,例如补体裂解片断,fMLP(甲酰甲硫氨酰亮氨酰苯丙氨酰 )、
PAF,TGF-b等 。
CXC趋化因子,基因主要在 4q12-21
------CxC----------------C---------------C-------------
根据 CXC前有无谷酰 -亮 -精 (ELR),分为 ELR组
(主要诱导 中性粒细胞 趋化并激活之 )和 非 ELR组
(主要诱导 淋巴细胞 趋化并激活之 )。
CC趋化因子,基因主要在 17q11-32
------CC----------------C---------------C-------------
主要诱导 单核巨噬细胞和粒细胞 趋化并激活之,
参与免疫调节和炎症反应 。
C趋化因子,趋化和激活 淋巴细胞
------C----------------C---------------C-------------
CX3C:诱导 单核细胞和淋巴细胞 趋化和粘附 。
------CxxxC--------------C-------------C-------------
趋化因子受体 是 7次穿膜蛋白 (7TM),属 G蛋白偶联受体,其作用机理：
PLCgPLCb
PI(4,5)P2G蛋白 信号传递分子
PI3 DAG
Ca2+
CN
NFAT
PKC
NFkB
CAMK Ⅳ /Gr
Op18 NFkB JNK
Raf-1
ERK
Rap1
JNK
PI3-K
其它磷脂酶离子通道腺苷酸环化酶磷酸二脂酶等趋化因子受体
CXCR1 IL-8 CCR1 MIP1,RANTES
CXCR2 IL-8,NAP2等 CCR2 MCP
CXCR3 IP-10等 CCR3 eotaxin,RANTES
CXCR4 SDF-1,HIV CCR4 TARC
CXCR5 BCA-1 CCR5 MIP,HIV等
CX3CR1 fractakine CCR6 LARC
DARC IL-8,MCP1 CCR7 ELC
RANTES CCR8 I-309
趋化因子研究方法琼脂糖中的趋化实验
a
b
微孔小室中的趋化实验
Boyden小室 48 孔装置 96孔装置上室：含细胞下室：含待测趋化因子膜上
A
B
顶板底板螺母硅垫片螺丝集落刺激因子
(colony-stimulating factor)
能诱导造血细胞在半固体琼脂系统中呈克隆生 长 的 因 子 统 称 为 集 落 刺 激 因 子 (colony-
stimulating factor,CSF) 。
粒细胞集落刺激因子 (G-CSF)
巨噬细胞集落刺激因子 (M-CSF)
粒细胞 -巨噬细胞集落刺激因子 (GM-CSF)
多功能集落刺激因子 (multi-CSF或 IL-3)
红细胞生成素 (erythropoietin,EPO)
血小板生成素 (theombopoietin,TPO)
集落形成实验半固体琼脂糖 (0.3%)培养系统加入待测 CSF
培养
GM-CSF(granulocyte-macrophage
colony-stimulating factor)
主要由 T细胞和巨噬细胞产生,能够诱导粒细胞前体和巨噬细胞前体细胞呈集落性生长 (即形成集落 )；对粒细胞系和单核细胞系细胞,有维持存活,促进生长,诱导分化和增强功能等作用 。
在血中双相分布 (T1/2 10min,85min)
副作用：面红,发热,骨痛,肌肉疼痛,
疲倦,不适应环境,局部可能有皮疹 。
临床应用：
① 改善各种急,慢性中性粒细胞减少状态,
促进骨髓和外周干细胞的扩增和转运；
② 在无或低中性粒细胞状态时诱导血液中性粒细胞增加,作为抗微生物感染的辅助治疗；
③ 通过促进肿瘤细胞分化,补充白细胞数以增加化疗药物的效应和增强机体免疫能力达到抗肿瘤的目的 。
G-CSF(granulocyte colony-stimulating
factor)
由多种细胞产生 。 促进骨髓造血细胞增殖分化形成粒细胞集落,诱导中性粒细胞的终末分化和增强中性粒细胞的功能 。
治疗骨髓再生不良,化疗后改善造血,其它中性粒细胞减少症 。
M-CSF(macrophage colony-stimulating
factor)
由多种细胞产生 。 诱导巨噬细胞的前体细胞增殖分化为巨噬细胞,对蜕膜细胞,
滋养层细胞,小胶质细胞和成骨细胞也有调节作用 。
EPO(erythropoietin)
主要由肾脏产生 。 维持红细胞造血前体细胞的存活并促进其分裂,诱导晚期 BFU-E
和 CFU-E生长和分化成为成熟的红细胞,
对红细胞的血红素化 也 很重要 。
治疗连续透析的慢性肾衰病人,AIDS病人接受骨髓抑制性治疗后,慢性肾衰贫血非何杰金淋巴瘤,肿瘤引起的贫血,肿瘤化疗引起的贫血,早产儿贫血,类风湿关节炎引起的贫血等 。 副作用小第二节 细胞因子受体
cytokine receptor(CKR)
细胞因子通过结合细胞表面的细胞因子受体发挥作用 。 膜结合型细胞因子受体
(mCKR)可介导细胞因子对靶细胞的作用 。
可溶性细胞因子受体 (sCKR)对细胞因子发挥功能有不同的影响 。
一,膜结合细胞因子受体 (mCKR)
大多数是单链多肽,均有胞外区 (细胞因子结合区 ),跨膜区 (疏水性氨基酸富含区 )和胞内区
(信号传导区 )。 IL-8和趋化因子的受体则有 7个穿膜区,称为 7TM
有些 mCKR两条以上多肽链 (IL-2受体由?、
b和 g 3条链组成 )。 多链 mCKR由?链特异性结合配体,其它链传导信号 。 一些 mCKR共用相同的信号传导链,例如 IL-3,GM-CSF和 IL-5
的受体共用 b链 (bc)； IL-2,IL-4,IL-7,IL-9
和 IL-15的受体共用 g链 (gc)； IL-6,LIF,IL-
11等受体共用 gp130。
cccc
wsxws
造血生长因 免疫球蛋 TNF受 IFNR 趋化因子子受体家族 白超家族 体家族 家族 受体家族
IL-2Rb bc IL-6R IL-1R
IL-3R IL-4R G-CSFR
IL-5R? gc gp130
IL-9R IL-7R LIFR
GM-CSFR
EPOR
CNTFR
PDGFR TNFR IFN-?R
M-CSFR NGFR IFN-gR
SCFR Fas IL-10R
bFGFR CD27
c-kit CD30
CD40 DX40
膜外膜内
(一 ) 造血生长因子受体超家族特点,胞外区有 200个氨基酸残基组成的同源区,其 N端有 4个保守的半胱氨酸残基 (约占 60 AA)，
C端有一个 WSXWS(色 -丝 -任意 -色 -丝 )的结构域 (约
30 AA),对受体折叠和发挥生物学效应至关重要 。
分为 2类：
① 单链高亲和力受体 没有激酶活性但能将信号传导入细胞内,例如 EPOR,G-CSFR和 IL-4R；
② 多链受体之一 。 亲和力较低,通过其它膜分子传递信号,IL-6R,IL-11R和 CNTFR→gp 130
GM-CSFR,IL-3R和 IL-5R的?链 → b链 (bc)
(二 ) 免疫球蛋白超家族该超家族受体具有 免疫球蛋白样的结构域,
包括 IL-1R等 。 M-CSFR,PDGFR和 SCFR等的胞外区具有免疫球蛋白样的功能区,其胞内区有蛋白酪氨酸激酶 (PTK)活性,可介导细胞内信号传递,又归类于 PTK超家族 。
Ig样结构域,70～ 110个 AA,二硫键连接,
6～ 7个 b片层反平行形成中心疏水的桶状结构 。
有 V,C1,C2等亚家族 。
(三 ) TNF受体家族或称神经生长因子受体超家族 。 胞外区由富含
Cys的四个类似的区域 (每区域含 6个 Cys)重复组成约 160 AA的同源区 。 包括 TNFRp55,TNFRp75、
NGFR,CD27,CD30,OX40,4-1BB和 Fas等
(四 ) 趋化因子受体家族其特征是有 7个穿膜区的单链受体,由于发挥作用有赖于 G蛋白的参与,又称为 G蛋白偶联受体超家族 。
(五 ) IFNR家族
IFN?R的胞外区有 2个约 200个氨基酸残基组成的独特的结构域,IFNgR和 IL-
10R只有一个 。
有些细胞因子受体具有多个超家族的特征 。
细胞因子受体作用特点,
细胞因子受体与细胞因子结合后,通过不同的方式将信号传导入细胞内 。 细胞因子受体信号主要由 JAK/STAT途径传递,还可 引起细胞内发生不同蛋白质的磷酸化,肌醇磷酸代谢变化,钙离子变化等 。 一些受体本身就有激酶活性,例如 M-CSF,SCF,EPO,PDGF、
FGF,EGF,IGF-1,HGF,TGF-b等 的受体 。 另一些受体没有蛋白激酶活性,但结合配体以后能活化其它有激酶活性的膜蛋白或胞浆内激酶,间接发挥作用 。
二、可溶性细胞因子受体在多种体液 (血清,腹水或尿 )和细胞培养液中可以检测出可溶性细胞因子受体 。
产生原理,
1.细胞因子受体基因在转录时发生 拼接变化,
使得 mRNA中缺乏编码穿膜区的部分,例如 IL-4R?、
IL-5R?,IL-6R(IL-12p40),IL-7R?,IL-9R,GM-
CSFR?,G-CSFR?,EPOR,LIFR?,EGFR和 IFN-?R
等可溶性受体；
2.膜受体的细胞外部分被膜上的某些酶或细胞外酶 酶解脱落,进入细胞外液,例如 IL-1RⅡ,
IL-2R?,IL-6R?,IL-6Rb(gp130),IFN-?R,
TNFRp55,TNFRp70,M-CSFR,SCFR,CNTFR?、
NGFR和 PDGFR等可溶性受体 。
(二 )可溶性受体的 生物学作用
1,竞争性抑制作用 可拮抗 CK的生物学作用 。
2,载体作用 sCKR与 CK结合后可防止 CK被降解或清除；或减少游离 CK浓度,从而调节 CK在体液中的浓度；或将 CK运载到靶组织发挥效应 。
3,反馈抑制作用 即反馈抑制膜结合型受体的表达 。
4,介导 CK结合膜受体 一些 sCKR与 CK结合后能促进 CK与膜受体的结合并诱导受体传递信号 。 例如 IL-6R与 gp130。
具体功能与 sCKR的 浓度和作用的时机有关 。 低浓度 sTNFR可通过载体作用稳定 TNF,高浓度时则抑制 TNF的生物学作用 。
细胞因子研究方法概论研究细胞因子的方法可分为 三大类,
活性 ① 生物活性检测法 (bioassay)研究细胞因子的生物学活性；
② 免疫学检测法 (immunoassay)
检测细胞因子的抗原特性；
③ 分子生物学方法检测细胞因子 mRNA的表达 。 也研究细胞因子的 DNA(重组,表达调控等 )。
研究细胞因子受体及其信号传递研究细胞因子与细胞之间的关系生物活性检测法 基于细胞因子的生物学效应,反映了细胞因子在生物体内的活性状态 。 例如,IL-2、
TNF,CSF,IL-8等 。 测定细胞分泌的蛋白质间接了解活性 。
中和抗体是区分不同细胞因子的最可靠的手段 。
生物样品中还可能存在着可溶性细胞因子受体,
细胞因子结合蛋白,细胞因子抑制物或受体拮抗剂,这些物质也会干扰细胞因子与受体的结合,
影响生物活性检测法的结果 。
细胞因子调节细胞生长活性的检测细胞因子对细胞生长的作用包括诱导增殖 (IL-2、
IL-4等 )或抑制生长 (TNF等 )两方面,无论检测哪方面的活性都需要有敏感性强,特异性高,培养方便的 靶细胞 (或细胞株 ),简便,快速,敏感,重复性好的 测定细胞数的方法,可靠的 对照 (标准品,
阴性对照 )。
检测细胞数的方法：
同位素 [3H]TdR掺入法 TdR→TTP 18hr
[125I]UdR掺入法
cpm与细胞数成正比酶学检测法 (MTT,MTS,LDH等 )
MTT → formazan(蓝紫色结晶 )→比色颜色深度与细胞数成正比染料法 (中性红,结晶紫 )→ 比色直接计数 (台盼蓝 )→镜检
FACS
细胞因子抑制病毒诱导的细胞病变的检测法加入样品接种细胞 病毒攻击细胞病变未建立抗病毒状态建立抗病毒状态 细胞未病变染色、直接镜检免疫学检测法 (ELISA,RIA等 )检测细胞因子的蛋白质的抗原性,具有微量,简单和快速等优点 。
变性分子,裂解片断,人工假象,单体和聚合分子 。
试剂 (主要是抗体 )或检测过程的差异也可能导致不同的结果 。 免疫学方法和生物学活性检测法从不同角度反映细胞因子的存在,联合使用较好 。
荧光激活细胞分类仪 (fluorescence activated cell
sorting machines,FACS)检测细胞表面分子 。
竞争抑制实验 (固相 )
竞争 检测加入定量标记细胞因子包被 结合加入待测细胞因子洗涤免疫放射测定法 (IRMA)
标记抗体 需要洗涤 双抗体夹心法对抗体的要求：针对不同表位,单抗与多抗双抗体夹心法包被 结合加入待测细胞因子 直接 法 间接 法 ABC法 间接ABC法同源 ELISA
寡聚细胞因子包被 结合加入待测细胞因子加底物显色加底物显色加入标记二抗 结合分子生物学方法 测定细胞因子 mRNA(PCR,原位杂交,Northern印迹试验和斑点杂交试验 )。
克隆和表达,基因治疗,转基因技术和基因敲除
(knockout)技术等都要用到分子生物学方法 。
基因表达的顺式调控和反式调控 。
待测 mRNA的 PCR产物条带竞争性产物条带分子量标准样品 mRNA
竞争性模板以上三种检测方法的结果 不一定完全平行 。 有时细胞虽然表达细胞因子的 mRNA,但并不产生细胞因子 。 一些细胞只产生细胞因子的一条多肽链,而只有聚合的细胞因子才有生物学活性 。 细胞如果同时产生细胞因子和细胞因子可溶性受体,
用生物学活性检测法测出的活性可能就很低 。 因此,应根据不同的目的选用不同的方法,最好用几种方法检测同样的样品,可以了解更多的信息 。
影响结果的因素血清或滑液的粘度 (稀释,透明质酸酶 )。 sCKR，
肝素 (FGF),白蛋白或?2巨球蛋白 。 激活细胞体外释放细胞因子,细胞因子抑制物或可溶性细胞因子受体等 。 反复冻溶或剧烈振摇常会影响细胞因子的结构 。 假阳性 (架桥物质 )和假阴性 (遮盖,前体,
变性 )
