分子生物學(xué)：第4章.細(xì)胞因子及受體1

1、Chapter5. 細(xì)胞因子及其受體(Cytokines and their receptor)主要內(nèi)容1.CKs的概念和作用特點2.CKs結(jié)構(gòu)、產(chǎn)生和生物學(xué)活性 3.CKs的受體4.CKs及其受體檢測1.CK定義： 由機(jī)體免疫細(xì)胞分泌的、能調(diào)節(jié)細(xì)胞功能的小分子多肽。1.CKs的概念和作用特點2.CK介導(dǎo)免疫細(xì)胞間的通訊(1)直接(direct):表面分子(2)間接(indirect):CKs一.細(xì)胞因子分類和命名： （一）根據(jù)產(chǎn)生分類(1)單核因子(monokine)(2)淋巴因子(lymphokine)(3)非淋巴細(xì)胞、非單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的CK白細(xì)胞介素Interleukin, IL腫瘤壞

2、死因子tumor necrosis factor, TNF轉(zhuǎn)化生長因子家族Transforming growth factor family, T GF- family干擾素interferon, IFN集落刺激因子Colony-stimulating factor, CSF趨化性CKChemokine其他CK(二)根據(jù)CK的結(jié)構(gòu)和主要功能分類二.CK的作用特點1.是低分子量（25kD）的蛋白或糖蛋白.2.功能與調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答、造血功能和炎癥反應(yīng)有關(guān)3.作用方式:自分泌、旁分泌和內(nèi)分泌4.高效能作用：pmol/L(10-12mol/L)二.CK的作用特點5.受體與配體結(jié)合模式.6.可多細(xì)胞產(chǎn)生7

3、.多效性:多調(diào)節(jié)性8.重疊性：9.網(wǎng)絡(luò)性10.與激素、神經(jīng)肽、神經(jīng)遞質(zhì)組成信號系統(tǒng)3.2.CKs結(jié)構(gòu)、產(chǎn)生和生物學(xué)活性1.白細(xì)胞介素(IL)2.干擾素(IFN)3.腫瘤壞死因子超家族(TNF)4.集落刺激因子(CSF).生長因子(GF).趨化性CK(chemokine)1.Gery(1972)發(fā)現(xiàn)由單核巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞所分泌的某些非特異性發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)和在炎癥反應(yīng)中起作用的因子 目前已經(jīng)有IL129以上.一.白細(xì)胞介素（IL）IL產(chǎn)生細(xì)胞AAMW（kDa)主要生物學(xué)活性IL-1單核/巨噬細(xì)胞IL-1159IL-115317.517.5（1）促進(jìn)胸腺細(xì)胞、T細(xì)胞活化、增殖和分化（2）增強(qiáng)CTL

4、和NK殺傷活性（3）協(xié)同IL-4刺激B細(xì)胞增殖、分化和Ig產(chǎn)生（4）協(xié)同CSF促進(jìn)造血功能（5）刺激干細(xì)胞產(chǎn)生SCFIL-2活化T13315.5（1）促進(jìn)活化 T細(xì)胞增殖、分化和細(xì)胞因子產(chǎn)生（2）增強(qiáng)CTL、NK和LAK殺傷活性（3）促進(jìn)B細(xì)胞增殖、分化和抗體分泌（4）活化巨噬細(xì)胞IL-3活化T13315（1）促進(jìn)多能干細(xì)胞、定向祖細(xì)胞、髓樣、紅樣、巨核、前單、單核、中性、嗜酸、肥大細(xì)胞增殖和分化（2）促進(jìn)T細(xì)胞增殖（3）增強(qiáng)外周血PMN、Mo、Eo的數(shù)量，促進(jìn)Eo的ADCC2.IL-1與臨床（1）發(fā)熱：IL-1是一種內(nèi)源性熱原質(zhì)（endogenous pyrogen), 引起發(fā)熱與內(nèi)毒素不同

5、，IL-1對熱敏感，反復(fù)注射不產(chǎn)生耐受。IL-1引起發(fā)熱的機(jī)理之一可能是IL-1促進(jìn)單核-巨噬細(xì)胞釋放PGE2，刺激下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞，引起發(fā)熱和感染性休克。阿斯匹林、消炎痛等抑制PGE2的合成，可作為解熱劑。（2）促進(jìn)肝細(xì)胞合成急性期蛋白（acute phase protein)：如C-反應(yīng)蛋白、酸性糖蛋白（-acid glycoprotein，AGP）以及某些補(bǔ)體的組分，有利于機(jī)體抵抗病原微生物，是非特異性防御因素之一.（3）對間質(zhì)細(xì)胞和其它細(xì)胞的作用： 類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)囊內(nèi)巨噬細(xì)胞受到刺激和活化后可分泌IL-1，刺激滑膜/軟骨/成纖維細(xì)胞分泌大量PGE2、膠原酶和中性蛋白酶等，從而使關(guān)節(jié)

6、中的膠原組織降解，骨質(zhì)吸收，局部血管通透性增加，直接參與關(guān)節(jié)的病理損傷。（4）抗腫瘤作用：由于IL-1能協(xié)同IL-2、IFN-誘導(dǎo)CTL和NK細(xì)胞的殺傷活性，促進(jìn)殺傷細(xì)胞IL-2受體的表達(dá)以及成纖維細(xì)胞分泌IL-6，因此具有抗腫瘤作用。臨床已試用IL-1治療腫瘤。（5）抗放射作用（radioprotective)：小鼠注射IL-1100ng在950R照射條件下可提高白細(xì)胞水平，延長存活時間，能預(yù)防放療造成的骨髓抑制。臨床上已試用IL-1治療骨髓移植。最近在動物實驗中發(fā)現(xiàn)IL-1能降低血糖水平，有可能成為治療糖尿病的新藥。疾病LL-1的作用慢性風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和Lyme病發(fā)熱，促骨滑膜細(xì)胞增殖，破壞

7、軟骨和骨髓骨質(zhì)疏松癥促進(jìn)骨吸收川崎病損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞中毒性休克綜合癥損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞痛風(fēng)尿結(jié)晶引起局部產(chǎn)生IL-1，致炎癥腎小球腎炎腎小球細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)產(chǎn)生PGE2肉芽腫促進(jìn)肉芽腫形成與IL-1有關(guān)的疾病產(chǎn)生1.體外(in vitro):LPS,PHA,CSF刺激產(chǎn)生2.體內(nèi)：IL-1,GM-CSF等刺激巨噬細(xì)胞，滑膜細(xì)胞等基因1.第號染色體2.啟動子：TATA盒和NF-B,AP-1,NFIL-1bA結(jié)合點3.編碼產(chǎn)物：17KDa多肽,加糖基（22-25）作用1.與IL-1競爭性結(jié)合IL-R2.抑制IL-1刺激滑膜細(xì)胞PGE2產(chǎn)生和軟骨膠原酶合成，抑制胸腺細(xì)胞的增殖及粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的粘附。3

8、.抑制IL-1引起的發(fā)熱。阻止LPS引起的家兔休克性死亡，減輕免疫復(fù)合物所誘導(dǎo)的炎癥，抑制小鼠骨髓移植后GVHR的發(fā)生表4-IL-2Ra IL-2 1976年Morgan等發(fā)現(xiàn)小鼠脾細(xì)胞培養(yǎng)上清中含有一種刺激胸腺細(xì)胞生長的因子，由于這種因子能促進(jìn)和維持T細(xì)胞長期培養(yǎng)，稱為T細(xì)胞生長因子（t cell growth factor,TCGF）， 1979年統(tǒng)一命名為白細(xì)胞介素2（interleukin 2,IL-2)。 組成親和力（Kd)細(xì)胞分布舉例鏈（p55,CD25)低，10-8M抗原刺激T細(xì)胞鏈（p70,CD122)+鏈中，10-9M靜止T，NK細(xì)胞鏈+鏈+鏈高，10-11MPHA刺激母細(xì)胞

9、表4-2三種親和力IL-2R的組成 IL-2RIL-2RIL-2IL-2RSLE(系統(tǒng)紅斑狼瘡)RA（類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎）何杰金病型糖尿病AIDS活動性內(nèi)臟利什曼病尖銳濕疣成年人T細(xì)胞白血病與IL-2產(chǎn)生和表達(dá)異常有關(guān)的疾病IL-2IL-2R成年人T細(xì)胞白血病發(fā)生機(jī)制4.IL-2的生物學(xué)作用IL-2的作用具有沿種系譜向上有約束性，向下無約束性的特點，如人的IL-2能促進(jìn)小鼠T細(xì)胞的增殖，而小鼠的IL-2不能維持人T細(xì)胞的生長。IL-2體內(nèi)的半衰期只有6.9分鐘。（1）Th、Tc細(xì)胞都是IL-2的反應(yīng)細(xì)胞： 胸腺細(xì)胞和T細(xì)胞經(jīng)抗原、有絲分裂原或同種異體抗原刺激活化后有在IL-2存在的條件下進(jìn)入S期，維

10、持細(xì)胞的增殖。4.IL-2的生物學(xué)作用（2）誘導(dǎo)CTL、NK和LAK等多種殺傷細(xì)胞的分化和效應(yīng)功能，并誘導(dǎo)殺傷細(xì)胞產(chǎn)生IFN-、TNF-和增強(qiáng)CTL細(xì)胞穿孔素（perforin)基因的表達(dá)。（3）直接作用于B細(xì)胞，促進(jìn)其增殖、分化和Ig分泌。（4）活化巨噬細(xì)胞。(1)IL-2的 抗腫瘤作用：A.在體外誘導(dǎo)PBMC或腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TIL）成為淋巴因子激活的殺傷細(xì)胞（LAK）。B.LAK/IL-2對腎細(xì)胞癌、黑素瘤、非何杰金氏淋巴瘤、結(jié)腸直腸癌有較明顯療效，對肝癌、卵巢癌、頭頸部鱗癌、膀胱癌、肺癌等有不同程度的療效。C.近年來已開始采用IL-2基因治療對黑素瘤、腎細(xì)胞癌及神經(jīng)母細(xì)胞瘤等腫瘤等進(jìn)

11、行臨床驗證。(1)IL-2的 抗腫瘤作用：（2）治療感染性疾?。?IL-2對某些因細(xì)胞免疫功能低下而受病毒感染，需增強(qiáng)細(xì)胞免疫功能的病人有一定療效。 IL-2本身無直接抗病毒活性，它是通過增強(qiáng)CTL、NK活性以及誘導(dǎo)IFN-產(chǎn)生而介導(dǎo)抗病毒感染的。目前用IL-2治療活動性肝炎已顯示出可喜的苗頭，對于單純皰疹病毒感染、AIDS病（已進(jìn)入期臨床驗證）、結(jié)節(jié)性麻風(fēng)、結(jié)核桿菌感染等也有一定療效。如rIL-2明顯延長結(jié)核桿菌H37RV株感染小鼠和豚鼠的半數(shù)死亡時間，降低死亡率，減少感染動物脾、肺組織內(nèi)的結(jié)核桿菌數(shù)。 (1)IL-2的 抗腫瘤作用：（3）免疫佐劑作用（adjuvanticity):IL-2

12、作為佐劑與免疫原性弱的亞單位疫苗聯(lián)合應(yīng)用，可提高機(jī)體保護(hù)性免疫應(yīng)答水平。最近發(fā)現(xiàn)IL-2具有降低血壓作用，IL-2治療高血壓已進(jìn)入期臨床驗證。（4）采用IL-2白喉毒素融合蛋白治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎進(jìn)入/期臨床驗證，74%患者病情得到改善，IL-2融合毒素主要作用于CD4陽性淋巴細(xì)胞，有較好的選擇性。(1)IL-2的 抗腫瘤作用：(5)rIL-2體內(nèi)大劑量使用毒性作用較大，可引起毛細(xì)血管滲漏綜合征（capillary leak syndrome，CLS）。IL-2半衰期短，有時還可在體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生一定抗體。美國Immunex應(yīng)用抗IL-2R鏈McAb預(yù)防骨髓移植后GVHR進(jìn)入期臨床試驗。IL產(chǎn)生細(xì)胞

13、AAMW（kDa)主要生物學(xué)活性IL-4活化T細(xì)胞（Th2)12920（1）促活化B增殖、Ig產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換為IgE和IgG1（2）T細(xì)胞生長因子（3）促進(jìn)肥大細(xì)胞增殖（4）增強(qiáng)巨噬細(xì)胞功能（5）協(xié)同CSF刺激造血細(xì)胞IL-5活化T細(xì)胞（Th2)115245（1）誘導(dǎo)B細(xì)胞分化為抗體分泌細(xì)胞、IgA合成（2）協(xié)同IL-2促進(jìn)CTL分化（3）促進(jìn)人Eo激活、增殖和分化IL-6單核細(xì)胞巨噬細(xì)胞成纖維細(xì)胞18426（1）刺激T、B細(xì)胞、雜交瘤細(xì)胞和干細(xì)胞增殖（2）促進(jìn)B細(xì)胞Ig產(chǎn)生（3）促進(jìn)CTL、NK干細(xì)胞和巨核細(xì)胞分化IL-7骨髓和胸腺中基質(zhì)細(xì)胞15225（1）刺激B細(xì)胞前體、前B細(xì)胞的增殖（2）促

14、進(jìn)前T細(xì)胞、胸腺細(xì)胞和T細(xì)胞增殖（3）誘導(dǎo)LAK活性IL-8單核細(xì)胞內(nèi)皮細(xì)胞69,72,77,798-10趨化中性、嗜堿性粒細(xì)胞IL-9活化T12614.2（1）T細(xì)胞生長因子（2）協(xié)同IL-3刺激肥大細(xì)胞IL-10活化Th221603540（1）抑制Th1細(xì)胞分泌CK（2）促進(jìn)胸腺和肥大細(xì)胞增殖（3）協(xié)同IL-2促進(jìn)CTL分化IL-11基質(zhì)纖維樣17823（1）促進(jìn)B細(xì)胞抗體分泌（2）促進(jìn)漿細(xì)胞瘤生長（3）協(xié)同IL-3等刺激骨髓干細(xì)胞和巨核細(xì)胞生長IL-12B細(xì)胞197/30635/40（1）協(xié)同IL-2促CTL、NK、LAK分化（2）促進(jìn)PHA活化T細(xì)胞增殖（3）促進(jìn)B細(xì)胞Ig產(chǎn)生和類型轉(zhuǎn)

15、換IL-13活化T13217（1）刺激B細(xì)胞增殖和CD23表達(dá)（2）抑制單核-巨噬細(xì)胞炎癥性細(xì)胞因子產(chǎn)生IL-14活化T468-（1）刺激活化B細(xì)胞增殖（2）抑制絲裂原誘導(dǎo)B細(xì)胞Ig的分泌二.集落刺激因子(colony stimulating factor,CSF) 刺激多能或不同分化階段的造血干細(xì)胞和增殖分化，在半固體培養(yǎng)基形成相應(yīng)細(xì)胞集落（colony）的CK。M增加MCSF臨床治療疾病使用情況 外顯子/內(nèi)含子人與鼠同源性（%）人與鼠活性交叉G-CSF（CSF-）增加化療作用，艾滋病，白血病，再生障礙性貧血、癌癥，骨髓移植FDA已批準(zhǔn)5/473+M-CSF（CSF-1）期臨床80+GM-C

16、SF（CSF-，CSF-2）二次化療所致中性粒細(xì)胞減少癥，異體和自體骨髓移植，再生障礙性貧血，燙傷骨髓功能衰竭，血小板減小FDA已批準(zhǔn)4/354-IL-3（multi-CSF)、期臨床試驗5/429_EPO貧血FDA已批準(zhǔn)5/480+SCF癌癥期臨床80三.腫瘤壞死因子和淋巴毒素(tumor necrosis factor,TNFlymphotoxin,LT)（1）定義：一類能殺傷腫瘤或使體內(nèi)腫瘤發(fā)生出血壞死的物質(zhì)（Garwell,1975）（2）類型：TNF Super Family，種, Garwell(1975)TNF-：惡液質(zhì)素（cachectin）LT（TNF-）：淋巴毒素(lymp

17、hotoxin) (3).名稱產(chǎn)生細(xì)胞TNF-單核巨噬細(xì)胞，TNK細(xì)胞LTTB細(xì)胞CD40L活化T,NK,B和肥大細(xì)胞FasL活化T細(xì)胞(4)TNF的生物學(xué)作用A.殺瘤、抑制瘤B.免疫調(diào)節(jié)作用C.促進(jìn)炎癥反應(yīng)D.抗病毒作用E.致熱作用F.引發(fā)惡液質(zhì)（1）膿毒血癥（sepsis）/感染性休克： 革蘭氏陰性桿菌或腦膜炎球菌引起的彌漫性血管內(nèi)凝血、中毒性休克是由于細(xì)菌內(nèi)毒素刺激機(jī)體產(chǎn)生過量TNF-，引起發(fā)熱，心臟、腎上腺嚴(yán)重?fù)p害，呼吸循環(huán)衰竭，甚至引起死亡，其TNF水平與病死率正相關(guān)。 其發(fā)病機(jī)理可能是TNF刺激內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致炎癥、組織損傷和凝血。TNF也是急性肝壞死的重要因素。 目前有關(guān)TNF介導(dǎo)內(nèi)毒素性休克的機(jī)理還不很清楚。有認(rèn)為TNF能促進(jìn)前凝血酶原活性物質(zhì)生成，抑制內(nèi)皮細(xì)胞凝血酶調(diào)節(jié)毒素休克。TNF抗體（抗血清或單克隆抗體）在小鼠、家兔和狒狒體內(nèi)均有效地阻止致死性內(nèi)毒素體克的發(fā)生。應(yīng)用抗TNf McAb治療膿毒癥和化膿性休克已進(jìn)入期臨床試驗，抗TNF嵌合抗體治療細(xì)菌性感染也已開始期臨床試驗。 (5)TNF與臨床（2）惡液質(zhì)：TNF-又稱惡液素（cachectin)，可誘發(fā)機(jī)體發(fā)生惡液質(zhì)。（3）TNF與病毒復(fù)制的關(guān)系：TNF還有IFN抗病毒作用，阻止病毒早期蛋白質(zhì)的合成，從而抑制病毒的復(fù)制，并與TNF-和TNF-協(xié)同抗病毒作用;TNF誘導(dǎo)HIV-基