高美华《医学免疫学》第六章细胞因子.ppt

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1、 第六章第六章 细胞因子细胞因子（Cytokine,CKCytokine,CK）n nInteractions immune cells are controlled by soluble Cytokine,are a diverse group of intercellular signaling peptides and glycoproteins with molecular weights 8-30kD.nWell over 200 different human cytokine have now been identified.第一节第一节CKCK概述概述n一一.概概念念：抗抗原原

2、或或丝丝裂裂原原刺刺激激细细胞胞（ThTh）分分泌泌的的具具有有介介导导和和调调节节免免疫疫、炎炎症症和和造造血血过过程程等等多多种种生生物物活活性性功功能能的的小小分分子子可可溶溶性性蛋蛋白白质质。是是免免疫疫细细胞胞在在功功能能上相互联络的无声的上相互联络的无声的信息信息“语言语言”及生物信息分子及生物信息分子二命名：二命名：n（一）来源：（一）来源：n淋巴因子淋巴因子(lymphokine)(lymphokine)n单核因子单核因子(monokine)(monokine)。（二）功能：（二）功能：n趋趋 化化 因因 子子(chemokinechemokine）白白 细细 胞胞 介介 素素

3、（Interleukin,Interleukin,IL IL）;干干扰扰素素(interferon,(interferon,IFNIFN）、集集 落落 刺刺 激激 因因 子子（colony colony stimulating stimulating factor,factor,CSFCSF）；生生长长因因子子（growth growth factor,factor,GFGF）；肿肿瘤瘤坏坏死因子（死因子（tumor necrosis factor,tumor necrosis factor,TNFTNF）三三.共同特性共同特性(common properties)(common proper

4、ties)：1 1）低分子性低分子性：8-30KD8-30KD 2 2）高效性）高效性(High efficience)(High efficience)微量细胞因子可产生微量细胞因子可产生 强的效应强的效应(10(10-9-9-10-10-15-15M)M)3 3）受体性）受体性(Receptors)CK(Receptors)CK需与受体结合才能发挥效需与受体结合才能发挥效应应 4 4）分泌性）分泌性(inductive)(inductive)抗原或有丝分裂原刺激抗原或有丝分裂原刺激 自分泌自分泌(autocrine)(autocrine)或旁分泌或旁分泌(paracrine(paracri

5、ne）内分泌（内分泌（endocrineendocrine）或细胞内分泌）或细胞内分泌（intracrineintracrine）5 5）多源性）多源性(Multiple sources):(Multiple sources):一种一种CKCK来自多种来自多种 免疫细胞免疫细胞 6 6）多效性）多效性(Pleiotropy)(Pleiotropy)一种一种CKCK发挥多种生物效应发挥多种生物效应7 7）重叠性）重叠性(redundancy)(redundancy)多种不同类型多种不同类型CKCK具有相同生物学效应（受体公用连）具有相同生物学效应（受体公用连）8 8）拮抗性）拮抗性一种一种CKC

6、K可抑制另一种可抑制另一种CKCK的功能的功能9 9）协同性）协同性一种一种CKCK可强化另一种可强化另一种CKCK的功能的功能1010）网络性）网络性-数量庞大的细胞因子构成网数量庞大的细胞因子构成网络调控细胞活性络调控细胞活性.第二节第二节 细胞因子的分类细胞因子的分类(classification of(classification of cytokine)cytokine)n1.1.白细胞介素（白细胞介素（Interleukin,Interleukin,ILIL）n2.2.干扰素（干扰素（Interferon,Interferon,IFNIFN）n3.3.肿瘤坏死因子（肿瘤坏死因子（T

7、umor Necrosis Tumor Necrosis Factor,Factor,TNFTNF）n4.4.集落刺激因子（集落刺激因子（Colony Stimulating Colony Stimulating nFactor,Factor,CSFCSF）n5.5.趋化因子（趋化因子（ChemokineChemokine）n6.6.生长因子（生长因子（Growth factor,Growth factor,GFGF）一、白细胞介素（一、白细胞介素（Interleukin,ILInterleukin,IL）:IL1-IL35IL1-IL35 主要来自白细胞，在白细胞间发挥作用。主要来自白细胞，

8、在白细胞间发挥作用。nIL1-IL1-单核巨噬细胞产生，活化单核巨噬细胞产生，活化ThTh细胞细胞nIL2-IL2-活化的活化的Th1Th1产生产生,可激活可激活T B NK LAKT B NK LAKnIL4-IL4-活活化化的的Th2Th2产产生生，诱诱导导IgIg发发生生抗抗体体类类型型转转换换(IgM-IgE),IL4(IgM-IgE),IL4基因敲除基因敲除 IgE IgE nIL6IL6单单核核细细胞胞产产生生，可可致致炎炎症症发发热热及及T T B B细细胞胞增殖增殖nIL10-IL10-活活化化Th2Th2细细胞胞产产生生,可可抑抑制制T T及及巨巨噬噬细细胞胞活活 性促进性促

9、进B B细胞增殖细胞增殖二二.干扰素（干扰素（Interferon,IFNInterferon,IFN）最最先先被被发发现现的的细细胞胞因因子子，I(IFNa I(IFNa IFN)IFN)II(IFNr)II(IFNr)前前者者来来自自白白细细胞胞成成纤纤维维细细胞胞，具具有有抗抗病病毒毒作作用用，后后者者来来自自活活化化的的T T和和NkNk细细胞胞.具具有有促促进进MHCMHC分分子子表表达达及及促促进进Th1Th1分分化，抑制化，抑制Th2Th2分化的分化的免疫调节免疫调节作用。作用。三三.肿肿 瘤瘤 坏坏 死死 因因 子子（tumor tumor necrosis necrosis

10、factor,TNFfactor,TNF）19751975年年发发现现可可致致肿肿瘤瘤细细胞胞出出血坏死的细胞因子，命名为肿瘤坏死因子血坏死的细胞因子，命名为肿瘤坏死因子 TNFa TNFa TNFTNF（LTLT）,来来自自活活化化的的单单核核巨巨噬噬细细胞胞及及T T细细胞胞,具具有有抗抗肿肿瘤瘤、导导致致恶恶病病质质及及免免疫疫调调节节功功能能.现现将将CD40L,FasLCD40L,FasL，Trail-Trail-TNFSF19TNFSF19个成员个成员四集落刺激因子（四集落刺激因子（colony-stimulating colony-stimulating factors,CSFf

11、actors,CSF）G-CSF M-CSF GM-CSF EPOG-CSF M-CSF GM-CSF EPOSCFSCF 五生长因子（五生长因子（growth factor,GFgrowth factor,GF）VEGF EGF FGF PDGF NGF TGF-VEGF EGF FGF PDGF NGF TGF-六趋化因子（六趋化因子（chemokineschemokines）:LCF MCFLCF MCF，5050多种，根据近氨基端多种，根据近氨基端C C（LCPLCP）-CXCCXC(IL8)(IL8)CCCC(MCP)(MCP)CX3CCX3C亚家族亚家族.第三节第三节细胞因子的生物

12、学功能细胞因子的生物学功能(biological function of cytokine)(biological function of cytokine)一免疫应答的调节剂一免疫应答的调节剂(immune regulation)(immune regulation)1.1.固固有有免免疫疫应应答答：IFNr-IFNr-促促进进DCDC分分化化成成熟熟及及上上调调MHCMHC表表达达；MCPMCP、GM-CSFGM-CSF趋趋化化并并增增强强MQMQ活活性性；IL1 IL1 G-CSFG-CSF增增强强中中性性粒粒细细胞胞活活性性；IL2 IL2 IL15IL15增增强强NKNK、IL2 I

13、L2 IL12IL12增增强强NKTNKT活活性性，IL10IL102.2.适应性免疫应答：适应性免疫应答：（一一）识识别别阶阶段段：IFN-MHC-APC,IL-10APC IFN-MHC-APC,IL-10APC MHCII MHCII B7B7（二）（二）增殖阶段：增殖阶段：IL2 15-T,IL6 13-B IL2 15-T,IL6 13-B（三）（三）效应阶段：效应阶段：TNFa IL1 TNFa IL1 IFNrIFNr GM-CSF-MQ GM-CSF-MQ（四）抑制免疫（四）抑制免疫:TGF:TGF IL10T B,IFN-Th2 IL10T B,IFN-Th2二造血细胞刺激剂

14、二造血细胞刺激剂(stimulating stimulating hematopoietic)hematopoietic)：CSF G-CSF M-CSF EPO CSF G-CSF M-CSF EPO IL3 IL5IL3 IL5三、细胞凋亡的诱导剂三、细胞凋亡的诱导剂nIFN-IFN-增增强强抗抗病病毒毒免免疫疫（诱诱导导抗抗病病毒毒蛋蛋白白，表表达达MHCI,MHCI,增增强强NKNK活活性性）部部分分病病毒毒可可编编码码抑抑制制因因子子，如如IFNIFN诱诱导导病毒凋亡。病毒凋亡。nTNFa+TNFRTNFa+TNFR；Fas+FasL Fas+FasL诱导肿瘤细胞凋亡诱导肿瘤细胞凋亡

15、n四四、炎炎 症症 反反 应应 促促 进进 剂剂(inflammation(inflammation reaction)reaction)：IL1 IL1 6 6 8 8 TNFa TNFa IFNaIFNa炎炎性性因因子子，增增加加血血管管通通透透性性、趋趋化化白白细细胞胞炎症反应炎症反应五、创伤的修复剂：五、创伤的修复剂：TGF-EGF FGF VEGF TGF-EGF FGF VEGF NGFNGF，促进溃疡及创口愈合，促进溃疡及创口愈合第四节第四节 细胞因子受体（细胞因子受体（CKRCKR）n一膜型细胞因子受体（一膜型细胞因子受体（mCKRmCKR）:跨膜分子跨膜分子n（一一）分分类类

16、：按按结结构构及及功功能能分分为为五五个个家家族族n1 1 造造 血血 生生 长长 因因 子子 家家 族族（hematopoietin hematopoietin family family receptors receptors or or class class I I cytokine cytokine receptorreceptor）：-模模 体体 WSXWS(Trp-Ser-X-Trp-WSXWS(Trp-Ser-X-Trp-Ser)+Fn3+CKSer)+Fn3+CK 3 3链，链，IL2R IL3R-IL2R IL3R-公用链公用链n2 2 IFNIFN受受 体体 家家 族族（

17、interferon interferon family family receptor,IIreceptor,II型）双链，每条链含型）双链，每条链含2 2个个Fn3Fn3n3 3 肿肿 瘤瘤 坏坏 死死 因因 子子 受受 体体 超超 家家 族族（TNF receptor super family TNFSR:TNFSR:(III(III型型),),富富含含大大量量半半胱胱氨氨酸酸C-C-C-CC-C-C-C的的同同源源3 3聚聚体体。包包括括TNFR CD40 FaS,TNFR CD40 FaS,类似类似FasFas分子可介导细胞凋亡，分子可介导细胞凋亡，n .趋趋化化因因子子受受体体家家

18、族族（chemokine chemokine receptor receptor family)family)：次次跨跨膜膜的的蛋蛋白白,与与配配体体结结合合后后，经经偶偶联联GTPGTP结结合合蛋蛋白白而而发发挥挥生生物物效效应应如如IL8R,MIPRIL8R,MIPRCCR5 CCR5 CXCR4CXCR4是是HIVHIV在在巨巨噬噬细细胞胞和和T T细细胞胞的的辅辅助助受受体体,故故携携带带缺缺失失了了3232个个碱碱基基的的CCR5CCR5等等位位基基因因的纯合子个体对的纯合子个体对HIVHIV不易感不易感 nHIV-1HIV-1病毒株利用趋化因子受体病毒株利用趋化因子受体CCR5CC

19、R5或或CXCR4CXCR4来进入免疫细胞。来进入免疫细胞。研究阻断病毒利用研究阻断病毒利用CCR5CCR5的药物已经上市用于抗的药物已经上市用于抗HIVHIV治疗，但治疗，但目前尚没有阻止病毒利用目前尚没有阻止病毒利用CXCR4CXCR4受体的药物获得批准。来自受体的药物获得批准。来自慕尼黑和那不勒斯的研究人员通过轻微改造一种具有抗慕尼黑和那不勒斯的研究人员通过轻微改造一种具有抗HIVHIV活性的合成肽生成了一种新化合物，将与趋化因子受体活性的合成肽生成了一种新化合物，将与趋化因子受体CXCR4CXCR4的结合亲和力提高了两个数量级，大大提高了抗的结合亲和力提高了两个数量级，大大提高了抗HI

20、VHIV的的活性。这一研究进展为设计出新型更有效对抗艾滋病的药物活性。这一研究进展为设计出新型更有效对抗艾滋病的药物迈出了重要的一步。迈出了重要的一步。n（二）（二）结构：多亚单位结构：多亚单位1 1 单单链链：EPOR EPOR G-CSFR G-CSFR a-a-结结合合细胞因子及信号转导细胞因子及信号转导 私有链私有链2 2 双双链链：Il3R Il3R IL5R IL5R GM-CSFR GM-CSFR a-a-结结合合细细胞因子胞因子 私有链私有链,-,-信号传导信号传导 公有链公有链3 3 多多链链：IL2R IL2R IL4R IL4R a a a-a-结结合合细细胞胞因子因子

21、私有链私有链,-,-信号传导，公有链信号传导，公有链 rcrc基基因因缺缺陷陷可可致致X-X-性性连连锁锁重重症症联联合合免免疫疫缺陷。缺陷。二、可溶型细胞因子受体（二、可溶型细胞因子受体（soluble cytokine soluble cytokine receptor,sCKRreceptor,sCKR）:sIL2R sIL6R.mCKR:sIL2R sIL6R.mCKR脱落或基因脱落或基因编码缺失所致，诊断或竞争拮抗治疗也可作为编码缺失所致，诊断或竞争拮抗治疗也可作为CKCK运载体运载体.第五节第五节 细胞因子与受体的相互作用细胞因子与受体的相互作用n信号转导过程信号转导过程:JAK-

22、STATJAK-STAT途径，该途径在途径，该途径在所有细胞因子信号传导中均起重要作用。所有细胞因子信号传导中均起重要作用。JAKJAK即即JanusJanus激酶，是一种非受体型蛋白激酶，是一种非受体型蛋白酪氨酸激酶酪氨酸激酶(PTK)(PTK)。JAKsJAKs代表代表JanusJanus家族家族蛋白酪氨酸激酶蛋白酪氨酸激酶(The Janus family of(The Janus family of protein tyrosine kinases)protein tyrosine kinases)。nJAKJAK又称两面神激酶又称两面神激酶(Janus kinase),(Janus

23、kinase),它它以向内和向外两个面孔的罗马天神以向内和向外两个面孔的罗马天神-JanusJanus命名命名.是因该酶既能催化与之相连是因该酶既能催化与之相连的细胞因子受体发生酪氨酸磷酸化，又的细胞因子受体发生酪氨酸磷酸化，又能使下游信号分子能使下游信号分子STATSTAT磷酸化。在信号磷酸化。在信号转导中所起的作用也象个两面神转导中所起的作用也象个两面神.STAT.STAT即即信号传导及转录激活因子信号传导及转录激活因子(signal(signal transducers and activators of transducers and activators of transcripti

24、on)transcription)。CK+CKR-CK+CKR-多聚体多聚体JAK-CKRJAK-CKR磷酸化磷酸化-STAT-STAT磷酸磷酸化化二聚体二聚体胞核基因活化胞核基因活化-生物学活性生物学活性nJAK-STATJAK-STAT途径介导细胞因子信号传导的大体过途径介导细胞因子信号传导的大体过程如图所示，首先是由细胞因子与其特异性受程如图所示，首先是由细胞因子与其特异性受体结合，使受体形成二聚体或多聚体，然后受体结合，使受体形成二聚体或多聚体，然后受体胞内段与体胞内段与JAKJAK相互作用，使细胞因子受体发相互作用，使细胞因子受体发生酪氨酸磷酸化，并使生酪氨酸磷酸化，并使JAKJAK

25、自身发生酪氨酸磷自身发生酪氨酸磷酸化而被激活，再与含有酸化而被激活，再与含有SH2SH2结构域的结构域的STATSTAT相相互作用，使其磷酸化，形成二聚体后进入胞核互作用，使其磷酸化，形成二聚体后进入胞核内，使基因转录激活，使细胞表现出一定的生内，使基因转录激活，使细胞表现出一定的生物学活性。物学活性。第六节第六节 细胞因子与临床细胞因子与临床nCKCK是双刃剑是双刃剑免疫调节及疾病免疫调节及疾病n一一CKCK与疾病：与疾病：n1.1.高高细细胞胞因因子子血血症症（细细胞胞因因子子风风暴暴）感感染染（流流感感、脓脓毒毒血血症症）、炎炎症症（IL1 IL1 6 6 8 8 TNFa TNFa I

26、FNa IFNa ）、自自身免疫病（身免疫病（类风关、强直性脊椎炎类风关、强直性脊椎炎TNFa TNFa IL1 ）n、移移植植排排斥斥反反应应（IL2 IL2）-健健康康及及强强免免疫疫力力个个体体。GVHRGVHR、SARSSARS：病病原原体体免免疫疫细细胞胞ILl ILl 6 6 TNFa TNFa IFNa IFNa 肺肺水水肿肿、组组织织坏坏死死、多多器器官官功功能能衰衰竭竭严严重重全全身身免疫反应致死。免疫反应致死。CD28CD28单抗单抗-细胞因子风暴细胞因子风暴2.CK2.CK减少减少-免疫缺陷免疫缺陷 肿瘤肿瘤 Th Th细胞细胞二二 CK CK与诊断：与诊断：CKCK检测

27、检测1 活性检测活性检测-依赖株检测法依赖株检测法-IFN TNF 病毒、肿瘤病毒、肿瘤诊断诊断2 免疫酶标技术免疫酶标技术（ELISA）-测细胞因子及可溶性受测细胞因子及可溶性受体（双抗体夹心法）体（双抗体夹心法）免疫荧光免疫荧光-测膜测膜CKRCKR受体受体4.4.分子杂交技术分子杂交技术n利用利用已知细胞因子的基因探针已知细胞因子的基因探针，通过分，通过分子杂交技术检测细胞内细胞因子子杂交技术检测细胞内细胞因子mRNAmRNA的的表达，这是一种表达，这是一种高度敏感和高度特异的高度敏感和高度特异的检测技术，目前在实验室研究中使用较检测技术，目前在实验室研究中使用较广，广，其缺点是操作较为

28、繁琐，测定结果其缺点是操作较为繁琐，测定结果只能代表细胞因子基因的表达，而不能只能代表细胞因子基因的表达，而不能代表活性细胞因子的水平。代表活性细胞因子的水平。5.5.聚合酶链反应技术（聚合酶链反应技术（PCRPCR）nPCRPCR（polymerase chain reationpolymerase chain reation）是一）是一种种高效的基因体外扩增技术高效的基因体外扩增技术.首先将细胞首先将细胞因子产生细胞的因子产生细胞的RNARNA提取出来，再经逆转提取出来，再经逆转录合成录合成cDNAcDNA，以，以cDNAcDNA为模板，在细胞因为模板，在细胞因子引物的引导下，即可进行子引

29、物的引导下，即可进行PCRPCR扩增。这扩增。这种技术是迄今种技术是迄今最敏感的细胞因子检测技最敏感的细胞因子检测技术，操作简便术，操作简便，缺点与分子杂交技术类，缺点与分子杂交技术类似。似。三三 防治：防治：1 1 添加疗法：添加疗法：n重组细胞因子包括重组细胞因子包括IL2/LAK TNFa-IL2/LAK TNFa-肿瘤，肿瘤，n19861986年年 IFNa IFNa白血病白血病,AIDS,AIDS，病毒感染，病毒感染n19891989年年 EPO EPO重度贫血重度贫血n19901990年年 IFNr IFNr慢性肉芽肿慢性肉芽肿n19911991年年 GM-CSF,G-CSF GM

30、-CSF,G-CSF化疗后化疗后WBCWBC减少减少n19931993年年 IFN IFN多发性硬化，多发性硬化，n IL2 IL2血小板减少血小板减少,免疫缺陷免疫缺陷n2.2.拮拮抗抗疗疗法法：受受体体拮拮抗抗剂剂 单单克克隆隆抗抗体体 可溶性细胞因子受体可溶性细胞因子受体-类风关类风关n19971997年年 TNFaTNFa嵌嵌合合抗抗体体类类风风关关、溃溃疡疡性性结肠炎等结肠炎等n19981998年年 IL1 IL1受体拮抗剂受体拮抗剂-类风湿关节炎类风湿关节炎n20062006年年 抗抗VEGFVEGF人源抗体人源抗体黄斑变性黄斑变性本章重点本章重点n1.1.常见细胞因子种类常见细胞因子种类n2.IL2 TNF IFN 2.IL2 TNF IFN 概念概念n3.3.细胞因子的生物学功能细胞因子的生物学功能n4.4.细胞因子与临床的相关性细胞因子与临床的相关性 n5.5.膜型细胞因子受体种类膜型细胞因子受体种类