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文檔簡介
1、黏附分子與細胞因子檢驗黏附分子與細胞因子檢驗 .第一節第一節 黏附分子黏附分子 黏附分子(黏附分子(adhesion molecule,AM)是一類介導細胞間或細胞與細胞外基質是一類介導細胞間或細胞與細胞外基質(extracellular matrix,ECM)間相互接)間相互接觸和結合的分子,多為跨膜糖蛋白。根觸和結合的分子,多為跨膜糖蛋白。根據黏附分子的結構特點可將其分為整合據黏附分子的結構特點可將其分為整合素家族、選擇素家族、黏蛋白樣家族、素家族、選擇素家族、黏蛋白樣家族、免疫球蛋白超家族、鈣黏蛋白家族五個免疫球蛋白超家族、鈣黏蛋白家族五個家族家族 黏附分子的共同特點黏附分子的共同特點
2、1大多為跨膜糖蛋白;黏附分子結構多態大多為跨膜糖蛋白;黏附分子結構多態性程度低,同一種屬所有個體同類細胞表性程度低,同一種屬所有個體同類細胞表達的同一黏附分子結構基本相同。達的同一黏附分子結構基本相同。 2一種細胞可同時表達多種黏附分子;同一種細胞可同時表達多種黏附分子;同一種黏附分子在不同細胞表面可發揮不同一種黏附分子在不同細胞表面可發揮不同的生物學作用,不同的黏附分子則也可介的生物學作用,不同的黏附分子則也可介導相似的功能。導相似的功能。 3黏附分子以互為受體黏附分子以互為受體-配體的方式發揮配體的方式發揮生物學效應,且常需多種黏附分子生物學效應,且常需多種黏附分子-配體對配體對協同作用才
3、能完成。協同作用才能完成。 4大多數情況下細胞間的黏附結合是短大多數情況下細胞間的黏附結合是短暫的,可逆的。如血循環中的白細胞是暫的,可逆的。如血循環中的白細胞是非黏附的,在跨血管內皮細胞遷移的早非黏附的,在跨血管內皮細胞遷移的早期是黏附的,晚期轉變為非黏附而脫離期是黏附的,晚期轉變為非黏附而脫離內皮細胞,進入淋巴結或炎癥區時又呈內皮細胞,進入淋巴結或炎癥區時又呈現出黏附性能。現出黏附性能。 5黏附分子與相應配體結合可啟動信號黏附分子與相應配體結合可啟動信號轉導,其介導的黏附作用和信號轉導均轉導,其介導的黏附作用和信號轉導均與黏附分子的密度及其與配體的親和力與黏附分子的密度及其與配體的親和力有
4、關,與其它黏附分子的協同作用有關。有關,與其它黏附分子的協同作用有關。通常靜止細胞黏附分子表達量少且親和通常靜止細胞黏附分子表達量少且親和力低,活化時表達量增多且親和力高力低,活化時表達量增多且親和力高整合素家族整合素家族 整合素家族(整合素家族(integrin family)因最初)因最初發現此類黏附分子主要介導細胞與細胞發現此類黏附分子主要介導細胞與細胞外基質黏附,使細胞得以附著以形成整外基質黏附,使細胞得以附著以形成整體而得名。隨后證實它們還介導細胞間體而得名。隨后證實它們還介導細胞間相互黏附,參與細胞活化、增殖、分化、相互黏附,參與細胞活化、增殖、分化、遷移、吞噬、炎癥等反應過程遷移
5、、吞噬、炎癥等反應過程 1組稱為組稱為VLA組,主要參與細胞與細胞外基質組,主要參與細胞與細胞外基質的結合。的結合。 2組稱為白細胞黏附受體組,參與白細胞與內組稱為白細胞黏附受體組,參與白細胞與內皮細胞、免疫細胞間或與靶細胞的黏附作用。皮細胞、免疫細胞間或與靶細胞的黏附作用。 3組稱血小板糖蛋白組,在炎癥或血管損傷部組稱血小板糖蛋白組,在炎癥或血管損傷部位與配體結合可介導血小板凝聚,也可參與白位與配體結合可介導血小板凝聚,也可參與白細胞與內皮細胞間的黏附作用。細胞與內皮細胞間的黏附作用。 7組與效應和記憶淋巴細胞向腸道集合淋巴結、組與效應和記憶淋巴細胞向腸道集合淋巴結、黏膜固有層、腸道上皮遷移
6、有關黏膜固有層、腸道上皮遷移有關 整合素家族部分成員及其配體整合素家族部分成員及其配體成 員分 布配 體11M,Ta,神經細胞,平滑肌CO,LN21L,M,Pt,Fb,EnCO,LN31M,T,BFN,LN,CO,EP41L,Thy,M,EosFN,VCAM-1,MadCAM-151Thy,T,M,Pt,BaFN61Thy.T,M,Pt,EpLN,FN71黑色素瘤,肌細胞LNV1Pt,En.MegFNL2L,MyICAM-1、2、3M2NK,MyiC3b,Fg,ICAM-1,FX2My,NK,Ta,BaiC3b,ICAM-1,Fg,D2Leu,MacICAM-3b3Pt,En,M,Mac,PM
7、NFg,FN,vWF,TSP,VNV3Pt,En,MegVN,Fg,vWF,TSP,FN,LN,Op,CD3147L,NK,EosMadCAM,VCAM-1,FNE7IELE鈣黏蛋白分組及其亞單位VLA(1)組VLA-1(CD49aCD29)VLA-2(CD49bCD29)VLA-3(CD49cCD29)VLA-4(CD49dCD29)VLA-5(CD49eCD29)VLA-6(CD49fCD29)CD49gCD29CD51CD29白細胞黏附受體(2)組LFA-1(CD11a/CD18)Mac-1;CR3(CD11b/CD18)p150,95;CR4(CD11c/CD18)CD11d/CD18
8、血小板糖蛋白(3)組HML-1(CD103/?)Gpba(CD41/CD61)VNR-3(CD51/CD61)7組LPAM-1(CD49d/?)選擇素選擇素 血小板選擇素(血小板選擇素(platelet-selectin, P選擇素)選擇素) 內皮細胞選擇素(內皮細胞選擇素(endothlium-selectin, E選擇素)選擇素) 白細胞選擇素(白細胞選擇素(leukocyte-selectin, L選擇素)。選擇素)。特性L選擇素(CD62L)P選擇素(CD62P)E選擇素(CD62E)分布與表達白細胞,活化后脫落或下調巨核細胞、活化內皮細胞和血小板活化內皮細胞配體CD15s(SLeX)
9、、GlyCAM-1、MAdCAM、PNAd、CD34、PSGL-1CD15s(SLeX)、CD15、PSGL-1(CD162)、CD15s(SLeX) 、 ESL-1 、CLA、PSGL-1、E7配體表達細胞活化內皮細胞、HEVPMN、淋巴細胞、單核細胞 PMN、淋巴細胞、單核細胞主要功能介導白細胞移向炎癥區,淋巴細胞歸巢和再循環介導白細胞與內皮細胞、血小板黏附介導白細胞移向炎癥區、腫瘤細胞轉移黏蛋白樣家族黏蛋白樣家族 mucin-like family 富含絲氨酸和蘇氨酸糖蛋白,包括富含絲氨酸和蘇氨酸糖蛋白,包括 CD34; 糖基化依賴性細胞黏附分子糖基化依賴性細胞黏附分子-1(GlyCAM
10、-1); P-選擇素糖蛋白配體選擇素糖蛋白配體-1(PSGL-1); 黏膜地址素細胞黏附分子黏膜地址素細胞黏附分子(MadCAM); 足糖萼蛋白(足糖萼蛋白(podocalyxin)五個成員。)五個成員。 CD34是是L-選擇素的配體,主要分布于造選擇素的配體,主要分布于造血干細胞(血干細胞(HSC)、定向祖細胞、骨髓)、定向祖細胞、骨髓基質細胞和血管內皮細胞上,參與早期基質細胞和血管內皮細胞上,參與早期造血的調控和淋巴細胞歸巢。此外、部造血的調控和淋巴細胞歸巢。此外、部分急性非淋巴細胞白血病細胞、急性分急性非淋巴細胞白血病細胞、急性B淋淋巴細胞白血病細胞及血管來源的腫瘤細巴細胞白血病細胞及血
11、管來源的腫瘤細胞也表達胞也表達D34。 GlyCAM是是L-選擇素的配體,分布于外選擇素的配體,分布于外周 和 腸 系 膜 淋 巴 結 高 內 皮 小 靜 脈周 和 腸 系 膜 淋 巴 結 高 內 皮 小 靜 脈(HEV)、分泌乳汁的乳腺、肺臟的某)、分泌乳汁的乳腺、肺臟的某些細胞表面,參與淋巴細胞歸巢。些細胞表面,參與淋巴細胞歸巢。 PSGL-1是選擇素是選擇素E、P、L的配體,的配體,組成型表達于中性粒細胞、嗜酸粒組成型表達于中性粒細胞、嗜酸粒細胞、單核細胞和淋巴細胞表面,細胞、單核細胞和淋巴細胞表面,主要參與白細胞向炎癥部位遷移。主要參與白細胞向炎癥部位遷移。 MadCAM表達于腸道集合
12、淋巴結、表達于腸道集合淋巴結、腸系膜淋巴結和黏膜固有層的腸系膜淋巴結和黏膜固有層的HEV,是是L選擇素的配體,參與淋巴細胞歸選擇素的配體,參與淋巴細胞歸巢。巢。 足糖萼蛋白分布于外周淋巴結足糖萼蛋白分布于外周淋巴結HEV,是是L選擇素的配體。選擇素的配體。Ig超家族超家族IgSF分子別名配 體分 布CD2LFA-2CD58外周成熟T細胞、不成熟T細胞、NK細胞CD58LFA-3CD2白細胞、紅細胞、內皮細胞、成纖維細胞、上皮細胞LFA-1Mac-1CD102ICAM-2LFA-1,Mac-1大多數造血細胞、血小板、內皮細胞, 組成型表達CD50ICAM-3LFA-1白細胞, 組成型表達CD10
13、6VCAM-141, 47內皮細胞、上皮細胞、DC、巨噬細胞CD31PECAM-1PECAM-1白細胞、血小板、內皮細胞MadCAM47,L 選擇素集合淋巴結和腸系膜淋巴結的HEV黏附分子CD54ICAM-1分布廣泛,主要被誘導表達,造血細胞、成纖維細胞、內皮細胞、上皮細胞、角化細胞CD64FcR IgG單核細胞、巨噬細胞、DC、CD34+髓樣祖細胞、活化的中性粒細胞CD32FcR IgG白細胞、血小板、巨噬細胞、DC、內皮細胞(亞群)、T細胞(亞群)、朗格罕斯細胞CD16FcR IgG巨噬細胞、NK細胞、單核細胞(亞群)、T細胞(亞群)、活化的單核細胞、中性粒細胞、嗜酸粒細胞、肥大細胞CD8
14、9FcRIgA吞噬細胞、T細胞(亞群)、B細胞(亞群)FcRIgE肥大細胞、嗜堿粒細胞Fc受體(鏈)鈣黏蛋白(鈣黏蛋白(cadherin) 大多數分子胞外區含有大多數分子胞外區含有5個約有個約有110個氨個氨基酸殘基組成的重復結構域,其中基酸殘基組成的重復結構域,其中13重復結構域有重復結構域有Ca2+結合位點,結合位點,N端約端約110個氨基酸殘基是構成鈣黏蛋白分子結合個氨基酸殘基是構成鈣黏蛋白分子結合配體的部位,主要介導配體的部位,主要介導Ca2+依賴的相同依賴的相同分子間的相互黏附,稱同型黏附作用或分子間的相互黏附,稱同型黏附作用或同型識別。同型識別。 免疫學關系密切的主要有免疫學關系密
15、切的主要有E鈣黏蛋白、鈣黏蛋白、N鈣黏蛋白和鈣黏蛋白和P鈣黏蛋白三種,鈣黏蛋白三種,E、N、P分分別表示上皮、神經和胎盤。鈣黏蛋白在別表示上皮、神經和胎盤。鈣黏蛋白在調節胚胎形態發育和實體組織形成與維調節胚胎形態發育和實體組織形成與維持中具有重要作用。持中具有重要作用。E鈣黏蛋白還與上皮鈣黏蛋白還與上皮內淋巴細胞(內淋巴細胞(intraepithelial lymphocyte,IEL)上的整合素)上的整合素E7黏黏附,參與附,參與T細胞歸巢。此外,腫瘤細胞鈣細胞歸巢。此外,腫瘤細胞鈣黏蛋白表達降低與腫瘤細胞浸潤和轉移黏蛋白表達降低與腫瘤細胞浸潤和轉移有有 黏附分子醫學意義黏附分子醫學意義一一
16、 黏附分子相關免疫缺陷病黏附分子相關免疫缺陷病 白細胞黏附缺陷癥(白細胞黏附缺陷癥(leukocyte adhesion deficiency,LAD) 一種常染色體隱性遺傳病,其臨床特一種常染色體隱性遺傳病,其臨床特征是反復發生難以治愈的感染。征是反復發生難以治愈的感染。LAD主要分為兩型:主要分為兩型: LAD-1型;型; LAD-2型。型。 LAD-1型患者型患者2(CD18)亞單位基)亞單位基因有突變,致使因有突變,致使2組整合素的組整合素的4個成個成員都表達缺陷,白細胞黏附、趨化員都表達缺陷,白細胞黏附、趨化作用和細胞毒功能(作用和細胞毒功能(CTL、NK和和ADCC)受損,患者可在
17、)受損,患者可在1歲內死亡。歲內死亡。 LAD-2型患者由于型患者由于1-3巖藻糖轉移酶巖藻糖轉移酶缺 陷 使 白 細 胞 不 表 達缺 陷 使 白 細 胞 不 表 達 S l ex(CD15s),故不能與活化的血管),故不能與活化的血管內皮細胞表面內皮細胞表面E-選擇素結合,使白選擇素結合,使白細胞炎癥滲出作用受損。細胞炎癥滲出作用受損。Glantzman病病 該病又稱血小板功能不全癥,為該病又稱血小板功能不全癥,為常染色體隱性遺傳病。因血小板常染色體隱性遺傳病。因血小板表達表達gpb/a缺陷,使患者血缺陷,使患者血小板不能活化、凝聚,故出血時小板不能活化、凝聚,故出血時間延長,易引起出血。
18、間延長,易引起出血。二二 黏附分子與感染黏附分子與感染 病原利用黏附分子作為受體引起感染:病原利用黏附分子作為受體引起感染: CD4和和CD209是是HIV感染感染T細胞、樹細胞、樹突狀細胞和單核突狀細胞和單核-吞噬細胞的受體;吞噬細胞的受體; 鼻病毒以鼻病毒以ICAM-1作為感染受體;作為感染受體; 21整合素的整合素的I區是埃可病毒受體;區是埃可病毒受體; CD81是丙型肝炎病毒受體;是丙型肝炎病毒受體; 假結核耶爾森菌可結合假結核耶爾森菌可結合41;腸;腸道致病性大腸桿菌能結合道致病性大腸桿菌能結合41和和47; 惡性瘧原蟲感染紅細胞可結合惡性瘧原蟲感染紅細胞可結合CD34、ICAM-1
19、和血小板反應蛋和血小板反應蛋白,感染紅細胞與腦血管活化的白,感染紅細胞與腦血管活化的內皮細胞表面內皮細胞表面ICAM-1結合,認結合,認為是常見致死型大腦瘧疾病因。為是常見致死型大腦瘧疾病因。三、支氣管哮喘三、支氣管哮喘 支氣管黏膜上皮發生過敏性炎癥支氣管黏膜上皮發生過敏性炎癥時,時,ICAM-1水平增高,可介導水平增高,可介導嗜酸粒細胞與血管內皮細胞黏附、嗜酸粒細胞與血管內皮細胞黏附、浸潤,釋放炎癥介質引起臨床病浸潤,釋放炎癥介質引起臨床病癥;癥; 用抗用抗ICAM-1單克隆抗體可緩解單克隆抗體可緩解該病的臨床癥狀。該病的臨床癥狀。四、類風濕關節炎四、類風濕關節炎 炎癥部位黏附分子如炎癥部位
20、黏附分子如LFA-1、VLA、CD44等表達明顯增高,并產生大量等表達明顯增高,并產生大量細胞因子,可使血管內皮細胞細胞因子,可使血管內皮細胞ICAM、CD31等表達增強,從而使白細胞與等表達增強,從而使白細胞與內皮細胞相互作用增強,促進白細內皮細胞相互作用增強,促進白細胞浸潤;胞浸潤; 抗抗ICAM-1單克隆抗體治療,約單克隆抗體治療,約50患者癥狀有改善。患者癥狀有改善。五、黏附分子與移植排斥五、黏附分子與移植排斥整合素、選擇素、黏蛋白樣家族和整合素、選擇素、黏蛋白樣家族和IgSF成員均參與移植排斥反應過程:成員均參與移植排斥反應過程:介導白細胞向介導白細胞向 移植部位浸潤;移植部位浸潤;
21、 提供提供T細胞活化的共刺激信號;細胞活化的共刺激信號;參與效應細胞殺傷靶細胞等。參與效應細胞殺傷靶細胞等。. 聯合應用抗聯合應用抗LFA-1單克隆抗體和免疫單克隆抗體和免疫抑制劑,可延長骨髓移植患者的存抑制劑,可延長骨髓移植患者的存活期;活期; 抗抗ICAM-1單克隆抗體和環孢霉素單克隆抗體和環孢霉素A聯合使用,可延長猴同種異體腎移聯合使用,可延長猴同種異體腎移植的存活期。植的存活期。六、黏附分子與腫瘤發展轉移六、黏附分子與腫瘤發展轉移 同型細胞間黏附作用減弱或與其同型細胞間黏附作用減弱或與其它類型細胞和細胞外基質相互作它類型細胞和細胞外基質相互作用的改變,均有助于腫瘤細胞浸用的改變,均有助
22、于腫瘤細胞浸潤和轉移。潤和轉移。 阻斷鈣黏蛋白功能抗體能增加腫阻斷鈣黏蛋白功能抗體能增加腫瘤轉移,而增加鈣黏蛋白表達則瘤轉移,而增加鈣黏蛋白表達則抑制腫瘤轉移;抑制腫瘤轉移; 乳腺癌發生早期階段即喪失表達乳腺癌發生早期階段即喪失表達E-鈣黏蛋白;鈣黏蛋白; 神經膠質瘤神經細胞黏附分子神經膠質瘤神經細胞黏附分子(NCAM)丟失,均與腫瘤高效)丟失,均與腫瘤高效率轉移相關。率轉移相關。. 通常癌細胞參與組織識別整合素通常癌細胞參與組織識別整合素表達減少,而遷移所必需整合素表達減少,而遷移所必需整合素表達上調表達上調 黑色素瘤細胞和癌引發的血管形成的內皮黑色素瘤細胞和癌引發的血管形成的內皮細胞細胞V
23、3表達增強,表達增強,V3有廣泛的配有廣泛的配體,表達體,表達V3的癌細胞可向任何部位遷的癌細胞可向任何部位遷移;移; 識別層連蛋白和膠原的識別層連蛋白和膠原的21在結腸癌和在結腸癌和乳腺癌表達減少;乳腺癌表達減少; CD44在正常細胞廣泛表達,但具有遷移在正常細胞廣泛表達,但具有遷移性的癌細胞,如結腸癌、卵巢癌和前列性的癌細胞,如結腸癌、卵巢癌和前列腺癌表達降低。腺癌表達降低。. 黏附分子參與黏附分子參與CTL、NK細胞、巨細胞、巨噬細胞等效應細胞的殺腫瘤細胞噬細胞等效應細胞的殺腫瘤細胞作用作用 殺傷細胞與瘤細胞接觸主要由殺傷細胞與瘤細胞接觸主要由LFA-1/ICAM-1的相互作用介導;的相
24、互作用介導; CTL殺傷腫瘤細胞需要殺傷腫瘤細胞需要CD2/LFA-3、CD8/MHC類分子等之間相互作用;類分子等之間相互作用; 腫瘤患者體液中可溶性腫瘤患者體液中可溶性ICAM-1水平常可水平常可升高,可能抑制升高,可能抑制NK細胞等效應細胞對腫細胞等效應細胞對腫瘤細胞的殺傷作用。瘤細胞的殺傷作用。第二節第二節 細胞因子細胞因子 細胞因子細胞因子 免疫細胞和某些非免疫細胞合成并免疫細胞和某些非免疫細胞合成并分泌的一類具有多種生物功能的活分泌的一類具有多種生物功能的活性分子。生物功能有:性分子。生物功能有: 介導細胞間的信息交換與相互調節;介導細胞間的信息交換與相互調節; 參與免疫應答和炎癥
25、反應過程;參與免疫應答和炎癥反應過程; 刺激造血干細胞的再生和分化;刺激造血干細胞的再生和分化; 參與組織修復與傷口愈合等。參與組織修復與傷口愈合等。 細胞因子分類細胞因子分類1白細胞介素(白細胞介素(interleukin,IL);2集落刺激因子(集落刺激因子(colony stimulating factor ,CSF);3干擾素(干擾素(interferon,IFN);4腫瘤壞死因子腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF).第一節第一節 細胞因子的共同特點細胞因子的共同特點 一、理化特性一、理化特性 絕 大 多 數 細 胞 因 子 為 低 分 子 量絕 大 多
26、數 細 胞 因 子 為 低 分 子 量(1560KDa)的蛋白、糖蛋白或)的蛋白、糖蛋白或多肽,白細胞介素多肽,白細胞介素-8的分子量僅的分子量僅8kDa;成熟分泌型細胞因子所含氨;成熟分泌型細胞因子所含氨基酸多在基酸多在200個以內;多數細胞因子個以內;多數細胞因子以單體形式存在,有些細胞因子如以單體形式存在,有些細胞因子如IL-10、IL-12、IL-15等以二聚體形等以二聚體形式存在,式存在,TNF可形成三聚體形式。可形成三聚體形式。二、分泌特點二、分泌特點 細胞因子來源細胞因子來源 一種細胞因子可來源于多種細胞,如一種細胞因子可來源于多種細胞,如IL-1,單核單核/巨噬細胞、內皮細胞、
27、淋巴細胞、成巨噬細胞、內皮細胞、淋巴細胞、成纖維細胞等均可合成分泌;纖維細胞等均可合成分泌; 一種細胞也可產生多種細胞因子,如單核一種細胞也可產生多種細胞因子,如單核/巨噬細胞可分泌巨噬細胞可分泌IL-1、IL-6、TNF-和和IL-18等。等。 分泌的短暫性和自限性分泌的短暫性和自限性 由于細胞因子轉錄的激活過程是十分短由于細胞因子轉錄的激活過程是十分短暫的,編碼細胞因子的暫的,編碼細胞因子的mRNA也不穩定,也不穩定,即刻降解。細胞因子的合成也是十分短即刻降解。細胞因子的合成也是十分短暫的,并表現為自限性。暫的,并表現為自限性。 自分泌和旁分泌的效應方式自分泌和旁分泌的效應方式 主要是以自
28、分泌(主要是以自分泌(autocrine)和旁分泌)和旁分泌(paracrine)的形式發揮效應。如某種)的形式發揮效應。如某種細胞因子只作用于分泌細胞本身,稱為細胞因子只作用于分泌細胞本身,稱為自分泌效應;自分泌效應; 若某種細胞因子作用于相鄰的細胞,稱為若某種細胞因子作用于相鄰的細胞,稱為旁分泌效應;旁分泌效應; 少數細胞因子,如少數細胞因子,如IL-1、IL-6、TNF- 也也可通過循環系統作用于遠距離的細胞,可通過循環系統作用于遠距離的細胞,稱為內分泌效應(稱為內分泌效應(endocrine)。)。三、生物學作用特點三、生物學作用特點 通過與受體結合發揮作用通過與受體結合發揮作用 細胞
29、因子受體與相應的細胞因子具有較高細胞因子受體與相應的細胞因子具有較高的親和力,其解離常數為:的親和力,其解離常數為:10-1010-12M,為抗原抗體親和力的為抗原抗體親和力的1001000倍。因此,倍。因此,細胞因子在很低的濃度下(細胞因子在很低的濃度下(Pmol/L或或10-12mol/L),就能對靶細胞產生顯著的生物),就能對靶細胞產生顯著的生物學作用,即細胞因子具有高效性。若靶細學作用,即細胞因子具有高效性。若靶細胞本身細胞因子受體的表達水平改變或受胞本身細胞因子受體的表達水平改變或受體被某些分子封閉,均會影響細胞因子發體被某些分子封閉,均會影響細胞因子發揮作用。揮作用。 (二)生物學
30、效應復雜性(二)生物學效應復雜性多效性(多效性(pleiotropy):指一種細胞因子可以):指一種細胞因子可以對不同的細胞發揮不同的作用;對不同的細胞發揮不同的作用; 重疊性(重疊性(redundancy):指兩種以上的細):指兩種以上的細胞因子具有相同的或類似的生物學作用;胞因子具有相同的或類似的生物學作用; 協同性(協同性(synergy):指兩種細胞因子同時):指兩種細胞因子同時作用于一個靶細胞的效應大于它們單獨作用作用于一個靶細胞的效應大于它們單獨作用的效應之和;的效應之和; 拮抗性(拮抗性(antagonism):是指一種細胞因子):是指一種細胞因子可抑制另外一種細胞因子的某種生物
31、學作用;可抑制另外一種細胞因子的某種生物學作用;四、細胞因子的網絡性四、細胞因子的網絡性 一種細胞可分泌多種細胞因子,同一種因一種細胞可分泌多種細胞因子,同一種因子對不同的靶細胞可能產生不同的作用;子對不同的靶細胞可能產生不同的作用;一種靶細胞也可能通過受體接受多種細胞一種靶細胞也可能通過受體接受多種細胞因子作用,對不同來源細胞因子信息進行因子作用,對不同來源細胞因子信息進行整合后作出反應;整合后作出反應; 細胞所產生細胞因子也將影響到其他細胞。細胞所產生細胞因子也將影響到其他細胞。例如巨噬細胞可以通過其所合成和分泌的例如巨噬細胞可以通過其所合成和分泌的細胞因子對多種細胞進行調節,同時該細細胞
32、因子對多種細胞進行調節,同時該細胞本身也接受多種來源的細胞因子的影響。胞本身也接受多種來源的細胞因子的影響。 免疫應答過程中,參與免疫應答細胞通過免疫應答過程中,參與免疫應答細胞通過細胞因子相互刺激、彼此約束,參與并細胞因子相互刺激、彼此約束,參與并調節免疫應答,維持免疫系統穩定平衡;調節免疫應答,維持免疫系統穩定平衡; 細胞因子也參與神經細胞因子也參與神經-內分泌內分泌-免疫系統間免疫系統間的相互作用,它與激素、神經肽、神經的相互作用,它與激素、神經肽、神經遞質共同組成細胞間信號分子系統。遞質共同組成細胞間信號分子系統。分子量(kDa)17.5(IL-1)17.3(IL-1)IL-2活化的T
33、細胞、NK細胞1317.5促進活化T細胞的增殖、分化和細胞因子產生;促進CTL、NK和LAK細胞的增殖和殺傷活性;促進B細胞的增殖、分化和抗體分泌;活化巨噬細胞,促進其殺傷活性IL-3活化的T細胞、肥大細胞15.1促進多能髓樣祖細胞向紅樣、巨核、單核、中性、嗜酸、樹突狀細胞分化, 阻止凋亡;促進活化B細胞增殖;刺激PMN、Mo、Eo和嗜堿性粒細的活化,促進Eo的ADCCIL-4活化的Th2細胞、肥大細胞、嗜鹼性粒細胞1819促進活化B細胞的增殖、分化、Ig產生和類別轉換為IgG4和IgE;抑制NK和CTL的殺傷活性;促進肥大細胞增殖;增強巨噬細胞的功能;協同CSF刺激造血細胞種類主要產生細胞主
34、要生物學活性IL-1單核細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、內皮細胞促進胸腺細胞、T細胞的活化、增殖和分化;增強CTL和NK的殺傷活性;協同IL-4刺激B細胞增殖、分化和Ig的產生;刺激干細胞產生SCF并協同CSF促進造血功能;活化內皮細胞,促進粘附分子表達和趨化性細胞因子釋放IL-5活化的Th2細胞、嗜酸性粒細胞3560誘導小鼠B細胞分化為抗體分泌細胞、IgA合成;協同IL-2促進CTL分化;促進人Eo激活、增殖和分化,趨化Eo;刺激嗜堿性粒細胞活化IL-6單核細胞、巨噬細胞、成纖維細胞、T細胞、內皮細胞1928刺激T細胞、B細胞、雜交瘤細胞和干細胞增殖;促進B細胞產生Ig;促進CTL、NK、干細胞
35、、巨核細胞分化IL-7骨髓和胸腺的基質細胞 2028刺激B細胞前體、前B細胞的增殖;促進前T細胞、胸腺細胞和T細胞增殖;誘導CTL和LAK的活性IL-8單核細胞、巨噬細胞、內皮細胞810趨化中性粒細胞、嗜堿性粒細胞和T細胞;活化中性粒細胞和嗜堿性粒細胞IL-9活化T細胞1425促進紅樣、髓樣細胞的生長和分化;促進T、B細胞活化;促進肥大細胞活化和分化(小鼠)IL-10活化的Th2細胞、單核細胞17抑制Th1細胞分泌細胞因子;抑制單核細胞、粒細胞、內皮細胞等分泌促炎因子;抑制單核細胞MHC類分子和協同刺激分子的表達和NO產生;刺激B細胞增殖和Ig分泌IL-11骨髓基質細胞、成纖維細胞19促進B細
36、胞分泌抗體;促進漿細胞瘤生長;協同IL-3、IL-4等刺激骨髓干細胞、祖細胞和巨核細胞的分化和增殖;脂肪形成抑制因子,刺激肝細胞分泌急性期蛋白分子量(kDa)IL-12單核細胞、B細胞57.2促進NK、LAK的殺傷活性和黏附分子表達;促進活化T細胞、NK細胞和IFN-g 的分泌;促進Thl 的分化;抑制IgE的產生;協同其它因子促進造血干細胞增殖IL-13活化的T細胞、B細胞、肥大細胞17刺激B細胞增殖和分化,促進IgE轉換;抑制單核巨噬細胞促炎因子產生IL-14活化的T細胞5060刺激活化B細胞增殖;抑制B細胞Ig的分泌IL-15單核細胞、巨噬細胞、胎盤組織、肌肉組織1418刺激活化T細胞,
37、趨化T細胞,誘導CTL產生和促進其殺傷活性;誘導NK細胞的早期分化,刺激NK增殖、殺傷和細胞因子產生;刺激活化B細胞增殖和Ig分泌IL-16活化的Th2細胞、嗜酸性粒細胞1417趨化和活化CD4+T細胞、單核細胞和嗜酸性粒細胞;誘導嗜酸性粒細胞黏附IL-17活化的CD4+T細胞1520激活NF-KB;誘導成纖維細胞IL-6、IL-8、CM-CSF和PGE2的分泌和ICAM-1表達;協同刺激活化的T細胞增殖IL-18單核細胞、巨噬細胞、角朊細胞18.3活化NK細胞,刺激其分泌IFN-g;促進活化T細胞IL-2、IFN-g和GM-CSF的產生,抑制其IL-10產生種類主要產生細胞主要生物學活性.細
38、胞因子的受體 從細胞因子結合其受體開始,到某些基因轉錄的啟動,要經歷復雜的細胞內分子間的相互作用,這樣的作用過程稱為細胞因子的信號轉導 細胞因子受體都是跨膜蛋白,由胞膜外區、跨膜區和胞漿區組成. 細胞因子受體的分類 免疫球蛋白基因超家族 受體的細胞膜外區有一個或多個免疫球蛋白樣結構域。 I型細胞因子受體家族 其胞膜外區有兩個不連續的半胱氨酸殘基和WSXWS基序。 II型細胞因子受體家族 其胞膜外區有四個不連續的半胱氨酸殘基。 III型細胞因子受體家族 有富含半胱氨酸的基序。 趨化因子受體家族 G蛋白偶聯受體,由7個疏水性的跨膜區組成,和相應的配體結合后,經偶聯GTP結合蛋白而發揮生物學效應.
39、多亞單位受體和細胞因子受體共用亞單位 I型細胞因子受體家族的多數成員屬多亞單位受體,其中一種亞單位是細胞因子結合亞單位,另一為細胞信號傳遞亞單位。多種I型細胞因子受體有共用的相同的信號傳遞亞單位。 可溶性細胞因子受體細胞因子的生物學作用一、參與非特異性免疫應答 參與非特異性免疫應答的細胞因子主要是由單核吞噬細胞分泌的,如IL-1、IL-6、IL-8、TNF-等,它們可表現為抗病毒和抗細菌感染的作用。 IFN-、IL-15和IL-12是三種重要的抗病毒細胞因子,它們可抑制細胞合成DNA和RNA病毒復制所需的酶類,從而干擾病毒的復制;促進NK細胞增殖,并增強其對病毒感染細胞的殺傷能力。 IL-1、
40、IL-6、TNF-和趨化因子是啟動抗細菌炎癥反應的關鍵因子。它們促進血管內皮細胞表達粘附分子,促進炎癥細胞在感染部位浸潤和釋放炎癥介質,從而抑制細菌增殖并清除它們。二、介導和調節特異性免疫應答 介導和調節特異性免疫應答的細胞因子主要由活化的T細胞分泌。 在免疫應答的識別階段,IFN-通過刺激抗原提呈細胞表達MHC-II類分子,促進抗原提呈作用和CD4T細胞的活化。相反IL-10則可減少MHC-II類分子和B7分子的表達,抑制抗原提呈和CD4+T細胞的活化。 在免疫應答的反應階段,IL-2、IL-4、IL-5、IL-6等可促進T、B細胞的活化增殖和分化。 IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、
41、IFN-和TGF決定B細胞的轉化和Ig的類別轉換。 在免疫應答的效應階段,趨化因子可引起炎性細胞的浸潤。TNF-、IL-1、IFN-可促進巨噬細胞的活化,增強其吞噬、消化細菌的能力。TNF-能直接作用靶細胞。IFN-和IL-2可增強NK細胞的細胞毒活性。三 誘導細胞凋亡 apoptosis是一種具有時相性和空間性的細胞自主死亡過程。細胞凋亡廣泛參與胚胎發育、形態發生、免疫反應、正常組織更新等眾多生理過程。免疫應答過程中,激活誘導的細胞凋亡是免疫應答負調節機制之一。 TNF-在體外可誘導腫瘤細胞、樹突狀細胞等細胞的凋亡;IL-2可誘導抗原活化后的細胞凋亡,從而限制免疫應答的強度,避免造成免疫損傷
42、。另外,CK也參與細胞凋亡的調節,Fas與其配體FasL的結合,介導細胞的凋亡。IL-2,TNF,IFN-可通過促進Fas的表達,間接誘導細胞凋亡。四、刺激造血功能 骨髓基質細胞和T細胞產生的具有刺激造血功能的細胞因子,在細胞生成方面具有重要作用,如SCF作用于造血干細胞,使其對多種集落刺激因子具有應答性; GM-CSF,M-CSF和G-CSF促進粒細胞和單核細胞的分化成熟; EPO作用于骨髓紅細胞前體,促進分化為成熟紅細胞。.細胞因子檢測方法細胞因子檢測方法 生生物物學學方方法法 免免疫疫學學方方法法 分分子子生生物物學學方方法法 .生物學方法測測定定CK對對特特定定靶靶細細胞胞生生物物活活
43、性性的的影影響響或或細細胞胞增增殖殖動動力力學學的的變變化化,間間接接反反映映CK水水平平和和功功能能強強弱弱。 生生物物學學檢檢測測的的結結果果表表示示為為相相對對單單位位或或生生物物活活性性單單位位 方方法法有有:3HTdR摻摻入入法法 四四甲甲基基偶偶氮氮唑唑鹽鹽(MTT)法法 結結晶晶紫紫比比色色法法 血血凝凝素素生生成成抑抑制制法法 評評價價:最最早早使使用用、最最普普及及。操操作作難難度度較較大大、靈靈敏敏度度低低、 許許多多因因子子相相互互干干擾擾、特特異異性性欠欠佳佳。 .免疫學方法免疫學方法 免免疫疫斑斑點點法法 抗抗體體固固相相載載體體硝硝酸酸纖纖維維膜膜加加受受檢檢標標本
44、本Ag-Ab 復復合合物物 酶酶標標 Ab底底物物顯顯色色定定性性或或定定量量測測定定 酶酶聯聯免免疫疫吸吸附附實實驗驗(ELISA)雙雙抗抗體體夾夾心心法法 放放免免法法(一一步步競競爭爭法法) 免免疫疫印印跡跡法法 免免疫疫 PCR 法法 評評價價:特特異異性性強強、重重復復性性好好、快快速速簡簡便便,但但僅僅能能反反映映細細胞胞因因子子的的抗抗原原性性,不不能能代代表表真真正正的的生生物物學學活活性性,敏敏感感性性也也低低于于生生物物活活性性檢檢測測法法。 .分子生物學測定法分子生物學測定法 CK 含含量量的的高高低低大大多多取取決決于于所所編編碼碼基基因因的的轉轉錄錄、加加工工、翻翻譯
45、譯及及其其調調控控過過程程, 信信使使RNA(mRNA) 含含量量與與CK 含含量量直直接接相相關關,故故檢檢測測 mRNA 水水平平可可間間接接推推算算 CK 的的合合成成和和分分泌泌量量。 .檢測檢測mRNA方法方法 原原位位雜雜交交:用用標標記記的的 DNA 或或 RNA 為為探探針針, 在在組組織織或或細細胞胞原原位位進進行行核核酸酸分分子子雜雜交交以以顯顯示示組組織織細細胞胞內內某某一一部部位位特特定定的的核核酸酸片片段段,其其優優點點是是可可以以對對特特定定核核酸酸片片段段進進行行組組織織細細胞胞的的定定位位。 Northern blot:單單鏈鏈 RNA 先先用用凝凝膠膠變變性性
46、電電泳泳分分離離,然然后后轉轉移移到到硝硝酸酸纖纖維維膜膜上上,進進行行雜雜交交、預預雜雜交交,顯顯示示結結果果。 核核酸酸酶酶保保護護分分析析:將將單單鏈鏈 DNA 探探針針與與待待檢檢 RNA 雜雜交交,由由于于核核酸酸酶酶 S1專專一一降降解解單單鏈鏈核核酸酸,雜雜交交后后形形成成雙雙鏈鏈的的部部分分可可受受保保護護不不被被降降解解,未未形形成成雙雙鏈鏈的的 DNA 或或 RNA 單單鏈鏈則則被被 S1 酶酶降降解解成成核核苷苷酸酸,通通過過凝凝膠膠變變性性電電泳泳分分離離,放放射射自自顯顯影影和和光光密密度度掃掃描描可可檢檢測測 RNA 的的長長度度和和含含量量。 評評價價:高高度度敏
47、敏感感,可可提提前前預預知知 CK 的的分分泌泌情情況況,但但只只能能檢檢測測基基因因表表達達情情況況,不不能能直直接接提提供供 CK 濃濃度度及及活活性性,主主要要用用于于機機制制探探討討及及科科學學研研究究 細胞因子醫學意義細胞因子醫學意義 一、細胞因子與炎癥一、細胞因子與炎癥 細胞因子可能促進細胞從血管中滲出細胞因子可能促進細胞從血管中滲出與趨化:與趨化: IL-1、TNF-、IL-6可促進血管內皮細可促進血管內皮細胞及白細胞表達粘附分子,促進白細胞及白細胞表達粘附分子,促進白細胞與血管內皮細胞粘附和滲出;胞與血管內皮細胞粘附和滲出; IL-8和其他趨化因子可吸附中性粒細胞,和其他趨化因
48、子可吸附中性粒細胞,單核單核/巨噬細胞發生趨化能力。巨噬細胞發生趨化能力。 IL-1、TNF-、IFN-、GM-CSF、趨化、趨化性細胞因子等可激活單核性細胞因子等可激活單核/巨噬細胞、中巨噬細胞、中性粒細胞,促進它們進一步分泌炎癥介性粒細胞,促進它們進一步分泌炎癥介質;質; IL-1、TNF-和和IL-6可促進肝細胞合成多可促進肝細胞合成多種急性期蛋白,同時也可作為用于體溫種急性期蛋白,同時也可作為用于體溫調節中樞,引起發熱癥狀調節中樞,引起發熱癥狀; 過量的炎癥介質可造成病理性的組織損過量的炎癥介質可造成病理性的組織損傷和彌漫性血管內凝血,甚至引起感染傷和彌漫性血管內凝血,甚至引起感染性休克。性休克。 臨床治療方面,可利用臨床治療方面,可利用IL-1R拮抗劑和有拮抗劑和有中和中和TNF-作用的抗作用的抗TNF-抗體治療細菌抗體治療細菌性膿毒血癥休克。其原理是二者能各自性膿毒血癥休克。其原理是二者能各自中和
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