细胞因子的检测和应用 (2)课件.ppt
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1、关于细胞因子的检测和应用(2)现在学习的是第1页,共46页发展历史和命名 19661966年年年年 -巨噬巨噬细细胞移胞移动动抑制因子抑制因子 1969196919691969年提出了年提出了年提出了年提出了“淋巴因子淋巴因子淋巴因子淋巴因子”的的的的概概概概念念念念 此后,又提出了此后,又提出了“单单单单核因子核因子核因子核因子”的的的的概概概概念念念念(由于如此由于如此由于如此由于如此众众众众多的免疫活性因子的多的免疫活性因子的多的免疫活性因子的多的免疫活性因子的发现发现发现发现,且,且,且,且鉴鉴鉴鉴于于于于对对对对其其其其本本本本质质质质尚尚尚尚不不不不清清清清楚,均以其生物楚,均以其
2、生物楚,均以其生物楚,均以其生物学学学学活性命名,致使活性命名,致使活性命名,致使活性命名,致使这这这这些因些因些因些因子的名子的名子的名子的名称称称称相相相相当当当当混混混混乱乱乱乱。)1979 1979 1979 1979年在瑞士召年在瑞士召年在瑞士召年在瑞士召开开开开的第二的第二的第二的第二届届届届淋巴因子淋巴因子淋巴因子淋巴因子国国国国际际际际会会会会议议议议上提出了上提出了上提出了上提出了白白白白细细细细胞介素的胞介素的胞介素的胞介素的概概概概念念念念,并并按按发现顺发现顺序以阿拉伯序以阿拉伯数数字排列。字排列。尚尚尚尚有其有其有其有其它它它它细细细细胞分泌的活性介胞分泌的活性介胞分
3、泌的活性介胞分泌的活性介质质质质,如,如,如,如IFN-IFN-IFN-IFN-和和和和IFNIFNIFNIFN 分分分分别别别别由白由白由白由白细细细细胞和胞和胞和胞和纤维纤维纤维纤维母母母母细细细细胞胞胞胞产产产产生。目前生。目前生。目前生。目前将将将将所有所有所有所有这这这这些因子些因子些因子些因子统统统统称称称称为为为为细细细细胞因子。胞因子。胞因子。胞因子。现在学习的是第2页,共46页概述 概念概念概念概念 细胞因子(细胞因子(细胞因子(细胞因子(cytokinecytokine)是指由活化的免疫细胞(包是指由活化的免疫细胞(包是指由活化的免疫细胞(包是指由活化的免疫细胞(包括淋巴细
4、胞和非淋巴细胞)和某些基质细胞分泌的、括淋巴细胞和非淋巴细胞)和某些基质细胞分泌的、括淋巴细胞和非淋巴细胞)和某些基质细胞分泌的、括淋巴细胞和非淋巴细胞)和某些基质细胞分泌的、介导和调节免疫应答及炎症反应的小分子多肽类因子,介导和调节免疫应答及炎症反应的小分子多肽类因子,介导和调节免疫应答及炎症反应的小分子多肽类因子,介导和调节免疫应答及炎症反应的小分子多肽类因子,它们是除免疫球蛋白和补体之外的另一类非特异性免它们是除免疫球蛋白和补体之外的另一类非特异性免它们是除免疫球蛋白和补体之外的另一类非特异性免它们是除免疫球蛋白和补体之外的另一类非特异性免疫效应物质疫效应物质疫效应物质疫效应物质 。产生
5、细胞因子的细胞种类产生细胞因子的细胞种类产生细胞因子的细胞种类产生细胞因子的细胞种类很多,但归纳起来主要有三类:很多,但归纳起来主要有三类:很多,但归纳起来主要有三类:很多,但归纳起来主要有三类:活活活活化的免疫细胞,包括淋巴细胞、单核巨噬细胞、大颗粒淋化的免疫细胞,包括淋巴细胞、单核巨噬细胞、大颗粒淋化的免疫细胞,包括淋巴细胞、单核巨噬细胞、大颗粒淋化的免疫细胞,包括淋巴细胞、单核巨噬细胞、大颗粒淋巴细胞、粒细胞、肥大细胞等;巴细胞、粒细胞、肥大细胞等;巴细胞、粒细胞、肥大细胞等;巴细胞、粒细胞、肥大细胞等;基质细胞类,包括骨髓和基质细胞类,包括骨髓和基质细胞类,包括骨髓和基质细胞类,包括骨
6、髓和胸腺的基质细胞、内皮细胞、上皮细胞、纤维母细胞、中枢胸腺的基质细胞、内皮细胞、上皮细胞、纤维母细胞、中枢胸腺的基质细胞、内皮细胞、上皮细胞、纤维母细胞、中枢胸腺的基质细胞、内皮细胞、上皮细胞、纤维母细胞、中枢神经系统的小胶质细胞等;神经系统的小胶质细胞等;神经系统的小胶质细胞等;神经系统的小胶质细胞等;某些肿瘤细胞系。某些肿瘤细胞系。某些肿瘤细胞系。某些肿瘤细胞系。产生:产生:产生:产生:抗原、致分裂原、感染、炎症等多种因素可刺激细胞因抗原、致分裂原、感染、炎症等多种因素可刺激细胞因抗原、致分裂原、感染、炎症等多种因素可刺激细胞因抗原、致分裂原、感染、炎症等多种因素可刺激细胞因子的产生,各
7、细胞因子之间也有相互刺激合成和分泌的作用。子的产生,各细胞因子之间也有相互刺激合成和分泌的作用。子的产生,各细胞因子之间也有相互刺激合成和分泌的作用。子的产生,各细胞因子之间也有相互刺激合成和分泌的作用。现在学习的是第3页,共46页共同特点共同特点 1)1)正常休止状态的正常休止状态的正常休止状态的正常休止状态的细胞必须经刺激和活化后才能合成和分泌细胞必须经刺激和活化后才能合成和分泌细胞必须经刺激和活化后才能合成和分泌细胞必须经刺激和活化后才能合成和分泌CKs,CKs,细胞内无细胞因子前体储存细胞内无细胞因子前体储存细胞内无细胞因子前体储存细胞内无细胞因子前体储存,接受刺激后从激活基因开始至合
8、接受刺激后从激活基因开始至合接受刺激后从激活基因开始至合接受刺激后从激活基因开始至合成成成成,分泌分泌分泌分泌,刺激结束后细胞因子的产生随即停止刺激结束后细胞因子的产生随即停止刺激结束后细胞因子的产生随即停止刺激结束后细胞因子的产生随即停止.。2 2)绝大多数绝大多数绝大多数绝大多数CKsCKs均为低分子量(均为低分子量(均为低分子量(均为低分子量(4 480kD80kD)的)的)的)的糖蛋白糖蛋白糖蛋白糖蛋白。3 3)分泌特性:分泌特性:分泌特性:分泌特性:大多数的大多数的大多数的大多数的CKsCKs是通过旁分泌(是通过旁分泌(是通过旁分泌(是通过旁分泌(paracrineparacrine
9、),或自,或自,或自,或自分泌(分泌(分泌(分泌(autocrineautocrine),少部分通过内分泌的形式作用于远处靶细),少部分通过内分泌的形式作用于远处靶细),少部分通过内分泌的形式作用于远处靶细),少部分通过内分泌的形式作用于远处靶细胞或靶器官;胞或靶器官;胞或靶器官;胞或靶器官;4 4)多样性:)多样性:)多样性:)多样性:一种细胞可产生多种细胞因子,不同类型细胞也一种细胞可产生多种细胞因子,不同类型细胞也一种细胞可产生多种细胞因子,不同类型细胞也一种细胞可产生多种细胞因子,不同类型细胞也可产生一种或几种相同的细胞因子。可产生一种或几种相同的细胞因子。可产生一种或几种相同的细胞因
10、子。可产生一种或几种相同的细胞因子。5 5)网络性:)网络性:)网络性:)网络性:协同效应;重叠效应;拮抗效应。协同效应;重叠效应;拮抗效应。协同效应;重叠效应;拮抗效应。协同效应;重叠效应;拮抗效应。6 6)高效性:)高效性:)高效性:)高效性:它们的受体亲和力高,表现很强的生物学活性,它们的受体亲和力高,表现很强的生物学活性,它们的受体亲和力高,表现很强的生物学活性,它们的受体亲和力高,表现很强的生物学活性,是免疫球蛋白等分子远不能及的是免疫球蛋白等分子远不能及的是免疫球蛋白等分子远不能及的是免疫球蛋白等分子远不能及的 。7)7)非特异性非特异性非特异性非特异性:细胞因子多由免疫细胞在特定
11、抗原或丝裂原刺激下所产细胞因子多由免疫细胞在特定抗原或丝裂原刺激下所产细胞因子多由免疫细胞在特定抗原或丝裂原刺激下所产细胞因子多由免疫细胞在特定抗原或丝裂原刺激下所产生生生生,但其对靶细胞发挥功能却为非特异性但其对靶细胞发挥功能却为非特异性但其对靶细胞发挥功能却为非特异性但其对靶细胞发挥功能却为非特异性,也不受也不受也不受也不受MHCMHC限制限制限制限制.现在学习的是第4页,共46页 3分类白细胞介素(interferon)IL 干扰素(interferon)IFN 肿瘤坏死因子(TNF)集落刺激因子(CSF)生长因子(grow factor)GF 趋化因子 现在学习的是第5页,共46页受受
12、体体检检测测技技 术术 生物学生物学细细胞胞增增殖殖靶靶细细胞胞杀杀伤伤 趋趋化化活活性性诱诱导导产产物物细细胞胞病病变变抑抑制制分子生物学分子生物学DNARNA检测检测ELISA免疫学免疫学流流式式细细胞胞技技术术现在学习的是第6页,共46页生物学检测法生物学检测法(1)细胞增殖法细胞增殖法依赖细胞株依赖细胞株:许多细胞因子具有细胞生长因子活性,许多细胞因子具有细胞生长因子活性,利用这一特性,现已筛选出一些对特定细胞因子起利用这一特性,现已筛选出一些对特定细胞因子起反应的细胞,并建立了只依赖于某种因子的细胞系,反应的细胞,并建立了只依赖于某种因子的细胞系,即依赖细胞株(简称依赖株)。即依赖细
13、胞株(简称依赖株)。这些依赖株在通常这些依赖株在通常情况下不能存活,只有在加入特定因子后才能增情况下不能存活,只有在加入特定因子后才能增殖。殖。例如例如IL-2依赖株依赖株CTLL-2在不含在不含IL-2的培养基的培养基中很快死亡,而加入中很快死亡,而加入IL-2后则可在体外长期培养。后则可在体外长期培养。在一定浓度范围内,细胞增殖与在一定浓度范围内,细胞增殖与IL-2量成正比。量成正比。除依赖株外,还有一些短期培养的细胞,如胸腺细胞、骨髓细胞、促有丝除依赖株外,还有一些短期培养的细胞,如胸腺细胞、骨髓细胞、促有丝除依赖株外,还有一些短期培养的细胞,如胸腺细胞、骨髓细胞、促有丝除依赖株外,还有
14、一些短期培养的细胞,如胸腺细胞、骨髓细胞、促有丝分裂原刺激后的淋巴母细胞等,均可作为靶细胞来测定某种因子活性。分裂原刺激后的淋巴母细胞等,均可作为靶细胞来测定某种因子活性。分裂原刺激后的淋巴母细胞等,均可作为靶细胞来测定某种因子活性。分裂原刺激后的淋巴母细胞等,均可作为靶细胞来测定某种因子活性。现在学习的是第7页,共46页3H-TdR掺入法原理:将原理:将3H-TdR作为作为DNA合成的原料掺合成的原料掺入到新增殖的细胞中,细胞入到新增殖的细胞中,细胞DNA合成的增合成的增加或减少而间接判断细胞增殖的方法,而加或减少而间接判断细胞增殖的方法,而用放射物质标记的胸腺嘧啶则可代表细胞用放射物质标记
15、的胸腺嘧啶则可代表细胞DNA的增值程度,通过与细胞因子标准品的增值程度,通过与细胞因子标准品比较,而推算出待测标本中细胞因子的含比较,而推算出待测标本中细胞因子的含量。量。现在学习的是第8页,共46页步骤:步骤:1 1依赖细胞株的培养。用血细胞计数仪测定细胞密度,取依赖细胞株的培养。用血细胞计数仪测定细胞密度,取适当体积的细胞用于测定。用适当体积的细胞用于测定。用基础培养液基础培养液基础培养液基础培养液洗细胞两次后,测定细胞洗细胞两次后,测定细胞活力(应活力(应80%80%),并以),并以测定培养液测定培养液测定培养液测定培养液重悬细胞至合适终浓度用以重悬细胞至合适终浓度用以测定。表提供了参考
16、。测定。表提供了参考。用细胞因子标准品建立一个标准曲线,并设置已知含测定培用细胞因子标准品建立一个标准曲线,并设置已知含测定培养液的质控孔。养液的质控孔。适当稀释待测标本,加入微孔板中双份重复测定。适当稀释待测标本,加入微孔板中双份重复测定。每孔中加入细胞悬液,置于湿润的每孔中加入细胞悬液,置于湿润的COCO2 2培养箱中培养箱中培养。培养。(培养时间按所用细胞株而定)(培养时间按所用细胞株而定)加入加入3 3H H标记的胸腺嘧啶,在置于标记的胸腺嘧啶,在置于COCO2 2培养箱中培养箱中培养约培养约4h4h。收集细胞于玻璃纤维滤纸上,是用液体闪烁仪测定放射活性。收集细胞于玻璃纤维滤纸上,是用
17、液体闪烁仪测定放射活性。此方法优点是易于自动化,测定的信噪比最好,可常规用于大标本此方法优点是易于自动化,测定的信噪比最好,可常规用于大标本量的测定。缺点是使用放射性核素,试验废物处理麻烦。量的测定。缺点是使用放射性核素,试验废物处理麻烦。现在学习的是第9页,共46页MTT法法MTTMTT(四唑盐)比色法是一种检测细胞存活和增殖(四唑盐)比色法是一种检测细胞存活和增殖的方法,所用的显色剂是一种能接受氢原子的化合的方法,所用的显色剂是一种能接受氢原子的化合物物MTTMTT。原理是,活细胞内线粒体琥珀酸脱氢酶能将淡黄色的原理是,活细胞内线粒体琥珀酸脱氢酶能将淡黄色的原理是,活细胞内线粒体琥珀酸脱氢
18、酶能将淡黄色的原理是,活细胞内线粒体琥珀酸脱氢酶能将淡黄色的MTTMTT还原为蓝紫色的结晶还原为蓝紫色的结晶还原为蓝紫色的结晶还原为蓝紫色的结晶formazan,后者的产量与活,后者的产量与活,后者的产量与活,后者的产量与活细胞数成正相关。细胞数成正相关。细胞数成正相关。细胞数成正相关。formazan可用可用可用可用DMSODMSO、无水乙醇或、无水乙醇或、无水乙醇或、无水乙醇或酸化异丙醇等溶解,在酶标仪上以波长酸化异丙醇等溶解,在酶标仪上以波长酸化异丙醇等溶解,在酶标仪上以波长酸化异丙醇等溶解,在酶标仪上以波长620nm进行比进行比色。所检测的色。所检测的ODOD值的大小可反应细胞代谢活性
19、的强弱。值的大小可反应细胞代谢活性的强弱。值的大小可反应细胞代谢活性的强弱。值的大小可反应细胞代谢活性的强弱。优点:灵敏度高,操作简便,自动化。优点:灵敏度高,操作简便,自动化。缺点:影响因素多,重复性较差。缺点:影响因素多,重复性较差。注意:注意:注意:注意:MTTMTT有毒性致突变性,操作时应注意防护。有毒性致突变性,操作时应注意防护。有毒性致突变性,操作时应注意防护。有毒性致突变性,操作时应注意防护。现在学习的是第10页,共46页(2)靶细胞杀伤法靶细胞杀伤法 根据某些细胞因子(如根据某些细胞因子(如TNF)能在体外杀伤靶)能在体外杀伤靶细胞而设计的检测方法。通常靶细胞多选择细胞而设计的
20、检测方法。通常靶细胞多选择体外长期传代的肿瘤细胞株体外长期传代的肿瘤细胞株,利用同位素方法,利用同位素方法或颜料染色等方法判定细胞的杀伤率。一般活或颜料染色等方法判定细胞的杀伤率。一般活细胞的检测可采用染料甲紫、萘酚蓝黑、细胞的检测可采用染料甲紫、萘酚蓝黑、MTT等使细胞着色,再用脱色液将燃料脱出,然后用等使细胞着色,再用脱色液将燃料脱出,然后用酶标仪比色来反映细胞存活状态。酶标仪比色来反映细胞存活状态。现在学习的是第11页,共46页培养孔特定细胞株加入TNF37 MTT酶标仪比色吸光度与细胞因子的量成吸光度与细胞因子的量成反比,用细胞因子标准品反比,用细胞因子标准品稀释度作线性曲线,便可稀释
21、度作线性曲线,便可得到特定细胞因子的含量。得到特定细胞因子的含量。现在学习的是第12页,共46页(3)趋化活性测定法 本法主要用于趋化因子和本法主要用于趋化因子和IL-8的生物学活性测定。趋化的生物学活性测定。趋化性细胞因子主要由白细胞与造血微环境中的基质细胞性细胞因子主要由白细胞与造血微环境中的基质细胞分泌,可结合在内皮细胞的表面,具有对中性粒细胞、分泌,可结合在内皮细胞的表面,具有对中性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞、巨噬细胞的趋化性单核细胞、淋巴细胞、巨噬细胞的趋化性(chemotaxis)和化学增活性()和化学增活性(chemokinesis)。)。趋化性趋化性指趋化因子诱导细胞有趋化因子
22、浓度指趋化因子诱导细胞有趋化因子浓度低的地方向浓度高的地方移动的特性,可采用琼低的地方向浓度高的地方移动的特性,可采用琼脂糖和微孔小室趋化试验测定;化学增活性是指脂糖和微孔小室趋化试验测定;化学增活性是指其增强细胞运动能力的特性,可采用琼脂糖小滴其增强细胞运动能力的特性,可采用琼脂糖小滴化学动力学实验测定。化学动力学实验测定。现在学习的是第13页,共46页35m孔径的微孔滤膜靶细胞滤液受检的趋化因子 温育数小时取膜固定、干燥、着染、脱色将透明后的滤膜置油镜下检测细胞在膜内通过距离,求其趋化单位滤膜微孔小室法滤膜微孔小室法现在学习的是第14页,共46页细胞悬液对照培养液趋化因子或待测液将含小牛血
23、清的1%琼脂糖倾于平皿,如上图操作后经 温育后,用2%戊二醛固定,除去琼脂糖层,经染色后,测量细胞运动的距离,计算移动指数。移动指数=趋化移动距离/任意移动距离琼琼脂脂糖糖平平板板法法现在学习的是第15页,共46页(4)细胞因子诱导的产物分析法细胞因子诱导的产物分析法某些细胞因子可刺激特定细胞产生生物活性物某些细胞因子可刺激特定细胞产生生物活性物质,如质,如IL-2诱导骨髓细胞合成组胺、诱导骨髓细胞合成组胺、IL-6诱诱导肝细胞合成导肝细胞合成a1-抗胰蛋白酶等。通过测定所抗胰蛋白酶等。通过测定所诱生的相应产物,可反映细胞因子的活性诱生的相应产物,可反映细胞因子的活性(5)细胞病变抑制法细胞病
24、变抑制法 病毒可造成靶细胞的损伤,干扰素等则可抑制病毒可造成靶细胞的损伤,干扰素等则可抑制病毒所导致的细胞病变,因此可利用细胞病变病毒所导致的细胞病变,因此可利用细胞病变抑制法检测这类因子。抑制法检测这类因子。现在学习的是第16页,共46页免疫学检测法免疫学检测法 细胞因子均为蛋白或多肽,具有较强的抗原性。随着重组细胞因子的出现,可较方便制得细胞因子的特异性抗血清或单克隆抗体,因此尽管细胞因子的种类繁多,只要获得了针对某一因子的特异性抗体(包括多克隆抗体或单克隆抗体)均可采用相似的技术开展工作。常用的方法有ELISA、RIA及免疫印迹法等。目前,几乎所有常见细胞因子的检测试剂盒均有商品供应。现
25、在学习的是第17页,共46页流式细胞技术flow cytometry 可以测定单个细胞因子产生特性。原理:荧光素标记的细胞因子特异的单克隆抗体,在一定条件下,与活化的靶细胞内的特异细胞因子结合,然后用流式细胞仪分析荧光标记的阳性细胞百分率和平均荧光强度,其与细胞内细胞因子的含量成正比。现在学习的是第18页,共46页流式细胞术检测细胞内细胞因子流式细胞术检测细胞内细胞因子 cytokines in cell Detection cytokines in cell Detection by flow cytometryby flow cytometry 分离待测细胞分离待测细胞分离待测细胞分离待测
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