医学免疫学教学课件：细胞因子

1、细胞因子 细胞因子 (cytokines) 由免疫细胞和多种组织细胞产生的一类具有调控免疫应答、介导炎症反应、促进造血功能、调节细胞生长分化和发挥效应等多种生物学功能的小分子多肽或糖蛋白。 Th细胞是产生细胞因子最多的免疫细胞 在细胞间传递信息、发挥相互调控作用 与相应受体结合而作用于靶细胞22022/7/10 提纲细胞因子的分类细胞因子受体细胞因子的共同特点细胞因子的免疫学功能细胞因子与临床32022/7/10I. 细胞因子的分类白细胞介素干扰素肿瘤坏死因子集落刺激因子生长因子趋化因子42022/7/101.白细胞介素 (interleukins, IL)最初指由白细胞产生，又在白细胞间发挥

2、调节作用的细胞因子。后来发现，除白细胞外，其他细胞也可产生白细胞介素；白细胞介素也作用于其他靶细胞。目前已发现38种白细胞介素 (IL-1 IL-38)52022/7/10T细胞活化早期最重要的细胞因子IL-2 T细胞生长因子 (T cell growth factor)自分泌或旁分泌主要由 CD4+ T细胞产生通过诱导抗凋亡蛋白 (Bcl-2)，促进被抗原活化的T细胞生存，并刺激其增殖和分化增加T细胞分泌效应细胞因子 IFN- 和 IL-4对调节性T细胞 (Treg) 的存活尤为重要在体外可促进B细胞增殖分化和激活NK细胞62022/7/102. 干扰素 (interferons, IFN)

3、72022/7/10最早发现的细胞因子，因其具有干扰病毒感染和复制的功能而得名。I型和II型干扰素均具有抗病毒、抗肿瘤、免疫调节作用，但两者侧重点不同：I型干扰素 (type I IFN) IFN- & IFN-, 抗病毒、抗肿瘤作用为主 II型干扰素 (type II IFN) IFN-, 免疫调节作用为主干扰素的类型及其主要功能I型干扰素II型干扰素IFN-IFN-IFN-产生细胞浆细胞样树突状细胞，单核/巨噬细胞，病毒感染的细胞成纤维细胞等多种组织细胞，病毒感染的细胞活化的T细胞(CD4+ Th1和CD8+ CTL)NK细胞主要功能抗病毒、抗肿瘤作用为主 ：干扰病毒复制、抑制病毒感染和扩

4、散；激活NK细胞，增强其杀伤靶细胞的能力；促进MHC-I类分子的表达，有助于CD8+ CTL杀伤靶细胞；免疫调节。免疫调节作用为主：诱导初始T细胞向Th1分化， 抑制Th2细胞增殖分化；促进MHC-I类和II类分子表达；活化巨噬细胞和NK细胞；诱导B细胞发生Ig类别转换 (IgMIgG)。I型干扰素阻断病毒复制9IFN-促进MHC分子表达3.肿瘤坏死因子(tumor necrosis factors, TNF)112022/7/10一类能引起肿瘤组织出血坏死的细胞因子。具有抑杀肿瘤、免疫调节作用，并可引起局部炎症反应、全身效应 (发热)、感染性休克等。TNF- 主要由活化的单核/巨噬细胞产生，

5、T 细胞也可产生 TNF- 又称淋巴毒素 (lymphotoxin, LT)，主要由活化的T细胞和NK细胞产生 TNF介导的炎症反应122022/7/104.集落刺激因子(colony-stimulating factors, CSF) 能够刺激多能造血干细胞和不同发育分化阶段的造血祖细胞定向增殖、分化的细胞因子。 干细胞因子 (SCF)、多集落刺激因子 (IL-3) 粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子 (GM-CSF) 粒细胞集落刺激因子 (G-CSF) 巨噬细胞集落刺激因子 (M-CSF) 红细胞生成素 (EPO) 血小板生成素 (TPO)132022/7/10细胞因子在造血过程中的作用1420

6、22/7/105. 趋化因子 (chemokines)一类结构具有较大同源性，对白细胞具有趋化和激活作用的细胞因子。根据多肽链近N端两个半胱氨酸残基(C, cysteine)的排列方式，分为4个亚家族： C亚家族 例如 XCL1 (淋巴细胞趋化因子, lymphotactin)CC亚家族 例如 CCL2 (单核细胞趋化蛋白-1, MCP-1)CXC亚家族 例如 CXCL8 (IL-8, 可趋化中性粒细胞到达炎症部位CX3C亚家族 CX3CL1 (fractalkine, 可趋化单核细胞、NK细胞和T细胞)152022/7/10中性粒细胞被募集至炎症部位6. 生长因子 (growth facto

7、rs, GF)172022/7/10一类可促进不同类型细胞生长和分化的细胞因子。 转化生长因子- (TGF-)：重要的、对免疫应答起负向调节作用的细胞因子血管内皮细胞生长因子 (VEGF)表皮生长因 (EGF)成纤维细胞生长因子 (FGF)神经生长因子 (NGF)II. 细胞因子受体免疫球蛋白超家族受体I类细胞因子受体家族II类细胞因子受体家族肿瘤坏死因子受体家族趋化因子受体家族182022/7/10 细胞因子受体家族19Ig超家族受体血细胞生成素受体7次跨膜的G-蛋白偶联受体细胞因子受体中的共用亚单位20共用链共用链共用gp130亚单位III. 细胞因子的共同特点基本理化特征产生特点作用方式

8、作用特点212022/7/101. 细胞因子的基本理化特征低分子量的多肽或可溶性糖蛋白多以单体形式存在，少数为二聚体/三聚体222022/7/10与受体结合的同源三聚体 TNF2. 细胞因子的产生特点232022/7/10多源性 一种细胞因子可由多种细胞产生，包括免疫细胞、非免疫细胞和肿瘤细胞；多样性 一种细胞可分泌多种细胞因子；自限性 细胞在静息状态下不能产生细胞因子，只有在活化后才能合成分泌，但此过程持续时间较短，刺激停止后，合成分泌也随之终止。3. 细胞因子的作用方式24自分泌旁分泌内分泌4. 细胞因子的作用特点252022/7/10高效性 细胞因子与其受体以高亲和力结合，极低浓度即能产

9、生明显的生物学效应；时效性 细胞因子半衰期短，靶细胞对细胞因子的反应通常发生于几小时之内；多效性 一种细胞因子可作用于多种不同的靶细胞，产生不同的生物学效应；重叠性 几种不同的细胞因子可作用于同一种靶细胞，产生相同或相似的生物学效应；网络性 众多细胞因子在体内相互促进或相互制约，形成十分复杂的细胞因子调节网络。VI. 细胞因子的免疫学功能 调控免疫细胞的发育、分化和功能调控免疫细胞在中枢免疫器官的发育和分化调控免疫细胞在外周免疫器官的分化和功能 调控机体的免疫应答抗感染 (抗菌/抗病毒)介导炎症反应抗肿瘤262022/7/10调控免疫细胞的发育、分化和功能免疫细胞在中枢免疫器官的发育和分化刺激

10、造血功能 (见集落刺激因子在造血过程中的作用)调控B细胞在骨髓中的发育调控T细胞在胸腺中的发育免疫细胞在外周免疫器官的分化和功能调控初始T细胞分化和发挥效应诱导B细胞分化和Ig的类别转换272022/7/10 辅助性T细胞(Th)的分化初始 CD4+ T 细胞树突状细胞分泌不同的细胞因子执行各自的效应功能TFH IL-21, IFN-, IL-4主要T细胞亚群的特征和功能诱导分化的细胞因子主要分泌的细胞因子发挥效应的机制宿主防御免疫病理CD4+Th1IFN-IL-12IFN-TNF活化巨噬细胞；辅助B细胞产生IgG胞内病原体自身免疫病, IV型超敏反应 Th2IL-4IL-4IL-5IL-13

11、活化嗜酸性粒细胞、肥大细胞；诱导B细胞产生IgE肠道寄生虫 I 型超敏反应Th17IL-6TGF(IL-23)IL-17IL-22活化中性粒细胞、单核细胞，介导炎症反应胞外细菌, 真菌自身免疫病TfhIL-21IL-21IFN-IL-4促进B细胞增殖、分化和Ig的类别转换 (IgM IgG/IgE)胞外病原体自身免疫病TregTGF-IL-2TGF-IL-10通过大量消耗IL-2、细胞直接接触和分泌抑制性细胞因子，抑制免疫应答并维持免疫耐受/某些肿瘤CD8+CTL(IFN-)IL-12IFN-TNF活化巨噬细胞；通过释放穿孔素、颗粒酶和表达FasL，介导靶细胞凋亡胞内病原体, 肿瘤和病毒感染细

12、胞IV型超敏反应细胞因子Ig的类别转换3. 细胞因子的抗感染作用312022/7/10抗细菌感染趋化因子募集活化中性粒细胞和单核/巨噬细胞；IFN-、TNF和GM-CSF活化单核/巨噬细胞，增强其吞噬杀菌能力。抗病毒感染IFN-、IFN-干扰病毒复制，阻断其感染和扩散； TNF直接杀伤病毒感染的靶细胞或诱导其凋亡；IFN-、IL-12激活NK细胞和促进CTL分化，并增强其杀伤能力。4. 细胞因子介导炎症反应322022/7/105. 细胞因子的抗肿瘤作用332022/7/10类似于抗病毒的作用机制：IFN上调MHC-I类分子的表达，有助于CTL直接杀伤肿瘤细胞； TNF直接杀伤肿瘤细胞或诱导其凋亡；IFN-、IL-12激活NK细胞和促进CTL分化，并增强其杀伤能力；通过介导局部炎症反应和血栓形成，使肿瘤组织发生出血、坏死。V. 细胞因子与临床