細(xì)胞因子的教案

細(xì)胞因子的教案第1頁/共72頁第一節(jié)細(xì)胞因子的概述

第2頁/共72頁一、細(xì)胞因子的概念機(jī)體的免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞能合成和分泌小分子的多肽類因子，它們能調(diào)節(jié)多種細(xì)胞生理功能，稱為細(xì)胞因子（Cytokines）。細(xì)胞因子包括淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的淋巴因子（lymphokines）和單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的單核因子（monokines）等。研究細(xì)胞因子有助于闡明分子水平的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制，有助于疾病的預(yù)防、診斷和治療，特別是利用細(xì)胞因子治療腫瘤、感染、造血功能障礙以及自身免疫病等已收到初步療效，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。第3頁/共72頁二、細(xì)胞因子的種類

第4頁/共72頁白細(xì)胞介素（interleukin，IL）將介導(dǎo)白細(xì)胞間相互作用的一些細(xì)胞因子命名白細(xì)胞介素（IL）。許多IL不僅介導(dǎo)白細(xì)胞相互作用，還參與其它細(xì)胞的相互作用，如：造血干細(xì)胞，血管內(nèi)皮細(xì)胞，纖維母細(xì)胞，神經(jīng)細(xì)胞，成骨和破骨細(xì)胞的相互作用。目前已發(fā)現(xiàn)IL-1，IL-2，IL-3……18，有20種以上。

第5頁/共72頁白細(xì)胞介素的主要作用是：促使T和B細(xì)胞增殖和分化增強(qiáng)NK細(xì)胞以及單核細(xì)胞的殺傷活性刺激造血細(xì)胞參與炎癥反應(yīng)誘導(dǎo)抗體的產(chǎn)生促進(jìn)血小板的生成等

第6頁/共72頁集落刺激因子

（colonystimulatingfactor，CSF）一些細(xì)胞因子可刺激不同的造血干細(xì)胞在半固體培養(yǎng)基中形成細(xì)胞集落，被稱為集落刺激因子（CSF），按其作用范圍分為：粒細(xì)胞CSF（G-CSF），巨噬細(xì)胞CSF（M-CSF），粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞CSF（GM-CSF）和多集落刺激因子（multi-CSF，IL-3）等。

第7頁/共72頁集落刺激因子廣義上，凡是刺激造血細(xì)胞的細(xì)胞因子都可以統(tǒng)稱為CSF，如刺激紅細(xì)胞的紅細(xì)胞生成素(erythropoietin,EPO)，刺激造血干細(xì)胞的干細(xì)胞因子(stemcellfactor,SCF)，刺激胚胎干細(xì)胞的白血病抑制因子(leukemiainhibitoryfactor,LIF)

第8頁/共72頁干擾素（interferon，IFN）IFN是最先發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞因子，早在1957年，Issacs等人發(fā)現(xiàn)病毒感染的細(xì)胞產(chǎn)生一種因子，可抵抗病毒的感染，干擾病毒的復(fù)制，因而命名為干擾素。根據(jù)其來源和結(jié)構(gòu)，可將IFN分為IFN-α，IFN-β，IFN-γ它們分別由白細(xì)胞，纖維細(xì)胞和活化T細(xì)胞產(chǎn)生。

第9頁/共72頁干擾素的結(jié)構(gòu)（interferon,IFN）IFN-γ40kD

IFN-α19kD

IFN-β23kD

第10頁/共72頁干擾素IFN除有抗病毒作用外，還有抗腫瘤，免疫調(diào)節(jié)，控制細(xì)胞增殖及引起發(fā)熱等作用。

第11頁/共72頁腫瘤壞死因子

（tumornecrosisfactor,TNF）

TNF是一類能直接造成腫瘤細(xì)胞死亡的細(xì)胞因子，分為兩種：TNF-α和TNF-β，前者由單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，又稱惡液質(zhì)素(cachectin)，后者由活化的T細(xì)胞產(chǎn)生，又稱淋巴毒素(lymphotoxin)。

第12頁/共72頁淋巴因子

（lymphokine）由活化的淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子，都可稱為淋巴因子。如IL-2,3,4,5,6,9,10,11,12,13,TNF-α，IFN-β等均為淋巴因子。

第13頁/共72頁單核因子

（monokine）由單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子統(tǒng)稱單核因子。如IL-1,6,8,TNF-α，IFN-α等均為單核因子。第14頁/共72頁三、細(xì)胞因子的作用特點(diǎn)第15頁/共72頁作用特點(diǎn)：天然細(xì)胞因子是由細(xì)胞產(chǎn)生的正常的靜息或休止?fàn)顟B(tài)的細(xì)胞必須經(jīng)過激活后，才能合成分泌細(xì)胞因子，細(xì)胞被激活后6-8h出現(xiàn)，24-72小時(shí)達(dá)到最高。細(xì)胞因子的產(chǎn)生和作用具有多向性單一刺激如抗原，絲裂原，病毒感染等可使同一種細(xì)胞分泌多種因子，而一種細(xì)胞因子可由多種不同類型的細(xì)胞產(chǎn)生。

第16頁/共72頁作用特點(diǎn)：細(xì)胞因子的合成和分泌是一種自我調(diào)控的過程。

細(xì)胞因子是低分子量分泌型蛋白質(zhì)（15-30KD之間）。

細(xì)胞因子需與靶細(xì)胞上的高親和力受體特異結(jié)合后，才發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。細(xì)胞因子具有極強(qiáng)的生物學(xué)效應(yīng)，在pmol(10-12M)水平就能發(fā)揮顯著的生物學(xué)效應(yīng)。

第17頁/共72頁作用特點(diǎn)：單一細(xì)胞因子具有多種生物學(xué)活性，多種細(xì)胞因子也常具有某些相同的生物學(xué)活性。

主要參與免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)。

以非特異性方式發(fā)揮生物學(xué)作用且不受MHC限制。

某種細(xì)胞因子對靶細(xì)胞作用的強(qiáng)弱取決于細(xì)胞因子的局部濃度，靶細(xì)胞的類型，和同時(shí)發(fā)揮作用的其它因素。

第18頁/共72頁作用特點(diǎn)：天然細(xì)胞因子大多是在近距離發(fā)揮局部作用。

細(xì)胞因子的作用并不是孤立存在的，它們之間通過合成分泌的相互調(diào)節(jié)，受體表達(dá)的相互調(diào)控，生物學(xué)效應(yīng)的相互影響而組成細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)。

第19頁/共72頁第二節(jié)細(xì)胞因子的結(jié)構(gòu)及其受體

第20頁/共72頁細(xì)胞因子的結(jié)構(gòu)不同細(xì)胞因子之間在結(jié)構(gòu)上有很大差異，多數(shù)細(xì)胞因子為小分子多肽，分子量不超過60KD。絕大多數(shù)因子帶有糖基，糖基多與細(xì)胞因子的生物活性無關(guān)，可能起延長細(xì)胞因子體內(nèi)半衰期的作用。

GM-CSFEPOIFN-β第21頁/共72頁細(xì)胞因子的受體

細(xì)胞因子都是通過與靶細(xì)胞表面高親合力的特異性受體結(jié)合，結(jié)合后才能發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)的。

作為膜表面受體分為3個(gè)功能區(qū)，膜外區(qū)跨膜區(qū)膜內(nèi)區(qū)

第22頁/共72頁細(xì)胞因子的受體

按細(xì)胞因子受體膜外區(qū)的氨基酸序列的不同，可將其主要分為三個(gè)受體家族：造血生長因子受體家族Ig超家族干擾素受體超家族第23頁/共72頁干擾素受體IFNAR1andIFNAR2干擾素受體由α和β亞單位組成，干擾素與其受體結(jié)合后才能發(fā)揮作用。第24頁/共72頁干擾素與受體結(jié)合后，激活信號通路中的酶和蛋白，啟動(dòng)抗病毒基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。STAT:信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子ISRE:干擾素刺激反應(yīng)元件干擾素激活的信號通路第25頁/共72頁依賴dsRNA的蛋白激酶（PKR）

抑制病毒蛋白翻譯2’-5’腺苷酸合成酶（2’-5’AS）

降解病毒核酸MxA蛋白

通過干擾病毒核衣殼的轉(zhuǎn)運(yùn)而抑制病毒的復(fù)制干擾素的抗病毒機(jī)理第26頁/共72頁第三節(jié)細(xì)胞因子的生物學(xué)活性細(xì)胞因子具有廣泛的生物學(xué)活性，能促進(jìn)靶細(xì)胞的增殖和分化，增強(qiáng)抗感染和細(xì)胞殺傷效應(yīng)，促進(jìn)或抑制其它細(xì)胞因子和膜分子的表達(dá)，促進(jìn)炎癥過程，影響細(xì)胞代謝等。

第27頁/共72頁一、免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)劑細(xì)胞因子是傳遞這種調(diào)節(jié)信號必不可少的信息分子，許多免疫細(xì)胞可以通過分泌細(xì)胞因子產(chǎn)生調(diào)節(jié)單核巨噬細(xì)胞的功能和自身調(diào)節(jié)功能。

第28頁/共72頁二、免疫效應(yīng)分子在免疫細(xì)胞針對抗原行使免疫效應(yīng)功能時(shí)，細(xì)胞因子是其中重要效應(yīng)分子之一。與抗體和補(bǔ)體的免疫效應(yīng)分子相比，細(xì)胞因子的免疫效應(yīng)功能特點(diǎn)是作用強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間短，主要為非抗原特異性作用，參與細(xì)胞免疫功能。在抗腫瘤，抗細(xì)胞內(nèi)寄生感染，移植排斥等功能中起重要作用。第29頁/共72頁例如：TNF–α和INF-β可直接造成腫瘤細(xì)胞的凋零（apoptosis），使瘤細(xì)胞DNA斷裂，細(xì)胞萎縮死亡。第30頁/共72頁干擾素α、β、γ可干擾各種病毒在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制，從而防止病毒擴(kuò)散。第31頁/共72頁白血病抑制因子(LIF)可直接作用于某些髓性白血病細(xì)胞，使其分化為單核細(xì)胞，喪失惡性增殖特性。第32頁/共72頁三、造血細(xì)胞刺激劑可明顯刺激造血細(xì)胞集落的大小和數(shù)量。

第33頁/共72頁四、炎癥反應(yīng)的促進(jìn)劑炎癥是機(jī)體對外來刺激產(chǎn)生的一種病理反應(yīng)過程，癥狀表現(xiàn)為局部的紅腫熱痛，病理檢查可發(fā)現(xiàn)有大量炎癥細(xì)胞，如粒細(xì)胞，巨噬細(xì)胞的局部浸潤和組織壞死，在這一過程中，一些細(xì)胞因子起到重要的促進(jìn)作用。第34頁/共72頁如IL-1，IL-6，IL-8，TNF-α等可促進(jìn)炎癥細(xì)胞的聚集、活化和炎癥介質(zhì)的釋放，可直接刺激發(fā)熱中樞引起全身發(fā)燒，加重炎癥。正常人肺泡大葉性肺炎

中性粒細(xì)胞滲出肺炎第35頁/共72頁五、其它生物學(xué)活性許多細(xì)胞因子除參與免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效應(yīng)功能外，還參與非免疫系統(tǒng)的一些功能。例如，IL-8具有促進(jìn)新生血管形成的作用，M-CSF可降低血膽固醇。IL-1刺激破骨細(xì)胞，致骨細(xì)胞的生長等。第36頁/共72頁第四節(jié)細(xì)胞因子的臨床意義

第37頁/共72頁一、細(xì)胞因子與疾病細(xì)胞因子及其受體的缺陷細(xì)胞因子表達(dá)過高可溶性細(xì)胞因子受體水平升高第38頁/共72頁細(xì)胞因子及其受體的缺陷如人類免疫缺陷病毒（HIV）感染并破壞TH后，可導(dǎo)致TM細(xì)胞產(chǎn)生的各種細(xì)胞因子缺陷，免疫功能全面下降，從而表現(xiàn)出獲得性免疫缺陷綜合癥（AIDS）的一系列癥狀。

第39頁/共72頁細(xì)胞因子表達(dá)過高在炎癥，自身免疫病，變態(tài)反應(yīng)，休克等疾病時(shí)，某些細(xì)胞因子的表達(dá)量可成百上千倍地增加，而這些細(xì)胞因子均可促進(jìn)炎癥過程，使病情加重，應(yīng)用細(xì)胞因子的抑制劑有可能治療這類炎癥性細(xì)胞因子水平升高的疾病。

第40頁/共72頁可溶性細(xì)胞因子受體水平升高細(xì)胞因子受體從細(xì)胞膜上脫落下來，存在于體液和血清中，使可溶性細(xì)胞因子受體水平升高。這類分子可能結(jié)合細(xì)胞因子，使其不再與膜表面受體結(jié)合，因而封閉了細(xì)胞因子的功能。

第41頁/共72頁二、細(xì)胞因子與治療

（cytokinetherapy）目前利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)重組細(xì)胞因子，作為生物應(yīng)答調(diào)節(jié)劑（BRM）治療腫瘤，造血障礙，感染等已收到良好療效，成為新一代的藥物。

第42頁/共72頁細(xì)胞因子補(bǔ)充和添加療法IFN：IFN主要用于治療病毒性感染和腫瘤。對病毒性肝炎，皰疹性角膜炎，帶狀皰疹，慢性宮頸炎等有較好療效。IL-2：目前多將IL-2與其他藥物合用治療實(shí)體腫瘤，對腎細(xì)胞瘤，黑色素瘤，非何杰金淋巴瘤，結(jié)腸直腸癌有較顯著的療效。

TNF：局部應(yīng)用，全身應(yīng)用副作用嚴(yán)重。

CSF：用于各種粒細(xì)胞低下患者，如化療后的輔助治療。

第43頁/共72頁細(xì)胞因子阻斷和拮抗療法其基本原理是抑制細(xì)胞因子的產(chǎn)生和阻斷細(xì)胞因子與其相應(yīng)受體的結(jié)合及受體的信號傳導(dǎo)過程，使細(xì)胞因子的病理性作用難以發(fā)揮，該療法適用于自身免疫疾病，移植排斥反應(yīng)，感染性休克等的治療。

細(xì)胞因子合成抑制劑：環(huán)孢素（CsA）和他克莫司（FK506）的廣泛應(yīng)用推動(dòng)了各種器官移植的迅速發(fā)展。該類藥物能夠抑制免疫系統(tǒng)的活躍。第44頁/共72頁IC50SP-7:8.90μgFY-7:3.22μgSP-7：SLSPGLP

(No.26)

FY-7：FSAPVRY

(No.35)受體結(jié)合抑制實(shí)驗(yàn)第45頁/共72頁三、細(xì)胞因子的檢測細(xì)胞因子檢測是判斷機(jī)體免疫功能的一個(gè)重要指標(biāo)，在疾病的診斷，病程觀察，療效判斷及細(xì)胞因子治療監(jiān)測方面有重要意義。

第46頁/共72頁目前的檢測方法：依賴性細(xì)胞株一些腫瘤細(xì)胞株必須依賴于細(xì)胞因子方能在體外增殖，因而可利用這些依賴細(xì)胞檢測相應(yīng)的細(xì)胞因子。功能檢測利用一些細(xì)胞因子的功能，建立相應(yīng)的活性測定方法。免疫測定利用抗原抗體反應(yīng)的原理，制備出抗細(xì)胞因子的單克隆抗體或多克隆抗體，可進(jìn)行免疫檢測。

第47頁/共72頁目前的檢測方法：功能測定與抗體抑制所用的抗細(xì)胞因子抗體必須是具有中和活性的抗體。分子雜交技術(shù)制備出細(xì)胞因子的基因探針，通過分子雜交技術(shù)檢測細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞因子mRNA的表達(dá)。多聚酶鏈反應(yīng)技術(shù)（PCR）首先將細(xì)胞因子產(chǎn)生細(xì)胞的RNA提取出來，再經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA，以cDNA為模板，在細(xì)胞因子引物的引導(dǎo)下，即可進(jìn)行PCR擴(kuò)增。

第48頁/共72頁免疫學(xué)相關(guān)的生物高技術(shù)細(xì)胞因子制品

體細(xì)胞治療

基因治療第49頁/共72頁細(xì)胞因子制品細(xì)胞因子是一組多肽或低分子量蛋白質(zhì)，包括干擾素（IFN）、白細(xì)胞介素（IL）、腫瘤壞死因子（TNF）、集落刺激因子（CSF）、轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）等。它們與靶細(xì)胞特異受體結(jié)合，調(diào)整細(xì)胞增殖、分化和功能活性，在神經(jīng)內(nèi)分泌、免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中起重要作用。第50頁/共72頁干擾素（IFN）

IFN分α、β、γ三型，并有多種亞型，進(jìn)入臨床的重組產(chǎn)品已有11個(gè)。IFN對病毒有直接殺傷作用，影響癌基因表達(dá)，抑制癌細(xì)胞分裂、增殖和轉(zhuǎn)移。治療毛細(xì)胞白血病、原發(fā)性血小板增多癥和慢性髓細(xì)胞白血病等效果較好。近來FDA批準(zhǔn)IFN-α2b用于慢性丙型、乙型肝炎，有效率40%~50%，受到歡迎。近2年日本年銷售額增到12億~16億美元。第51頁/共72頁干擾素常見副作用有一過性發(fā)熱、寒戰(zhàn)、體重下降、肌肉酸痛，有報(bào)道可誘發(fā)狼瘡樣自身免疫病。劑量在500萬~1000萬U，幾乎所有患者都有輕度副反應(yīng)，約5%患者不得不停止治療，基因工程IFN副作用少、活性強(qiáng)，國產(chǎn)α-1bIFN、α-2bIFN已經(jīng)上市，副作用較小。第52頁/共72頁白細(xì)胞介素（IL）

IL可作為免疫刺激劑，有抗腫瘤作用，但臨床試驗(yàn)為數(shù)有限，目前已發(fā)現(xiàn)IL1~22，IL1-18是用傳統(tǒng)方法發(fā)現(xiàn)的，其中IL-1、2、4、5有抑制腫瘤活性作用。IL-2治療惡性黑色素瘤和腎細(xì)胞癌有效，盡管有嚴(yán)重的副作用，但終因可使15%腎癌縮小、4%消失而在美國獲準(zhǔn)。IL-3增加惡性腫瘤及骨髓抑制患者的白細(xì)胞和血小板數(shù)量。IL-12是NK細(xì)胞活性刺激因子，IL-13可能有抗癌、抗炎及抗HIV活性。第53頁/共72頁白細(xì)胞介素現(xiàn)正以IL-2為原型開發(fā)類似物治療癌癥和難治的慢性傳染病。IL拮抗物、IL-毒素絡(luò)合物，可溶性IL受體的研究將提供新的免疫抑制劑，治療移植排斥、自身免疫病和變態(tài)反應(yīng)。第54頁/共72頁腫瘤壞死因子（TNF）

TNF由巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的，對瘤細(xì)胞有殺傷作用而對正常細(xì)胞無細(xì)胞毒作用的因子。它直接抑制癌細(xì)胞增殖，引起細(xì)胞壞死，并損傷腫瘤血管。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對肉瘤、腺瘤有效，并對化療、熱療有協(xié)同作用，引起國內(nèi)外重視。但療效并不滿意，加大劑量則損傷肝臟和引起低血壓。有人探索與其它藥物合用，或內(nèi)、外源性TNF合用取得一定效果，也有用分子生物學(xué)技術(shù)研制變型TNF，以增強(qiáng)抗瘤作用，降低副作用。第55頁/共72頁集落刺激因子（CSF）CSF有G-CSF和GM-CSF，是來源于巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等的糖蛋白，刺激粒細(xì)胞系的祖細(xì)胞增殖、分化和活化，使之成為成熟的中性粒細(xì)胞。具有以下三種作用：

動(dòng)員骨髓中中性粒細(xì)胞移行至外周血中。促進(jìn)骨髓中性粒細(xì)胞前體分化和增殖。增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的功能。

其中以第二種作用最為重要。第56頁/共72頁集落刺激因子單用或與其他造血生長因子合用治療多種疾病如再障、重癥感染、燒傷、AIDS以及單用或與抗生素合用預(yù)防術(shù)前術(shù)后感染都可能是前景良好的新療法。而且人體對CSF有良好的耐受性。目前癌癥患者中進(jìn)行的II期研究已表明，患者接受治療后，其中性粒細(xì)胞減少的持續(xù)時(shí)間縮短了4~6倍。如在化療的同時(shí)輔以CSF治療使中性粒細(xì)胞從化療時(shí)最低水平迅速恢復(fù)到正常水平。第57頁/共72頁集落刺激因子GM-CSF和IL-3促進(jìn)造血作用相似，作用時(shí)相互補(bǔ)，有人將二者的cDNA連接，產(chǎn)生融合分子，活性大為提高。CSF另一重要作用即為抗感染。用之預(yù)防可使動(dòng)物的存活率達(dá)100%。和抗生素配伍用可使感染動(dòng)物3d存活率達(dá)91%，而單用抗生素其存活率僅為28%。

第58頁/共72頁體細(xì)胞治療制品第59頁/共72頁體細(xì)胞治療

體細(xì)胞治療：應(yīng)用人的自體、異體或異種細(xì)胞，經(jīng)體外操作后回輸或植入體內(nèi)。體外操作包括細(xì)胞的傳代、擴(kuò)增、篩選或其它改變細(xì)胞生物學(xué)行為的處理。第60頁/共72頁

這些細(xì)胞制品主要用于：細(xì)胞的輸入或植入，旨在體內(nèi)釋放某些因子，如酶、細(xì)胞因子、凝血因子等。輸入激活的淋巴細(xì)胞，如淋巴因子激活的殺傷細(xì)胞（LAK細(xì)胞）或腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TIL），以期殺傷腫瘤細(xì)胞。植入經(jīng)體外操作的細(xì)胞群，如肝細(xì)胞、肌細(xì)胞、胰島細(xì)胞、在體內(nèi)發(fā)揮生物學(xué)作用。第61頁/共72頁體細(xì)胞治療目前以細(xì)胞轉(zhuǎn)移治療報(bào)道較多，從患者身上取出免疫系統(tǒng)細(xì)胞，用細(xì)胞因子（常用IL-2）刺激，以提高天然細(xì)胞毒活性，再將它們與細(xì)胞因子共同輸回患者體內(nèi)。已知抗腫瘤作用的細(xì)胞群有LAK細(xì)胞、腫瘤抗原特異性殺傷細(xì)胞（CTL）、NK細(xì)胞等。輸入LAK細(xì)胞并繼續(xù)給予IL-2，在臨床上看到抗腫瘤效果。從胰腺癌腹水中分離CTL細(xì)胞，用自身腫瘤細(xì)胞刺激，建立針對自身腫瘤特異性的CTL細(xì)胞克隆，對瘤細(xì)胞有殺傷活性。第62頁/共72頁基因治療制品第63頁/共72頁基因治療

基因治療指改變?nèi)嘶罴?xì)胞遺傳物質(zhì)的治療方法。按基因?qū)肴梭w的途徑分兩大類：直接法：即將外源性功能基因以逆轉(zhuǎn)錄病毒、質(zhì)粒載體